Введение к работе
Актуальность работы. В серии работ теоретического и методического содержания А.И. Кривцовым разработаны геолого-генетические модели медно-никелевых месторождений норшіьского типа, предусматривающие реконструкции распределения шютностных характеристик рудоносных расплавов и гравитационное разделение рудно-силикатного расплава в динамике его продвижения по длине магматического канала с накоплением сульфидных масс в процессе перемещения расплава. Этими исследованиями определены также методические подходы к компьютерному моделированию процессов рудонакопления.
Ашуальность работы определяется необходимостью создания компьютерной модели гравитационного расслоения сульфидно-силикатного расплава, обособления и укрупнения диспергированных в нем частиц рудосодержащего сульфидного вещества и их осаждения на дно канала на основе реальных физических величин, присущих расплавным силикатным средам и содержащимся в них сульфидным частицам. Это, что особенно важно, позволяет перейти к численным значениям параметров процесса и выявить закономерности рудонакопления на дне модельного магматического канала, что в сопоставлении с природным объектом может быть использовано для определения направления поисков наиболее рудоносных частей интрузива и наиболее вероятных мест скопления руд определенного состава. Немаловажное значение для геологии медно-никелевых месторождений имеют исследования количественных характеристик моделируемых скоплений вещества, что вносит «число и меру» в концепции формирования рассматриваемых месторождений и создает предпосылки для совершенствования научно-методических подходов к прогнозу и поискам месторождений.
Цель работы. Провести компьютерное моделирование плотностной дифференциации рудоносного сульфидно-силикатного расплава в динамике его продвижения по длине магматического канала на основе реальных физических
величин, присущих силикатным расплавным средам и содержащимся в них рудоносным сульфидным частицам.
Основные задачи исследований
1. Разработать систему алгоритмов и программное обеспечение плотностной
дифференциации рудоносных силикатных расплавных сред, рассмотреть
несколько вариантов усложнения геометрии модельного магматического канала с
приближением к реальной форме и параметрам Талнахского интрузива.
-
Провести компьютерное моделирование гравитационной дифференциации и перемещения капель сульфидных металлоносных частиц с расчетом дальности и траекторий их переноса, масштабов укрупнения в результате слияния и определения положения участков рудоконцентрирования.
-
Проанализировать полученное моделированием распределение металлоносных сульфидных частиц в расчетных интервалах (ареалах) рассеяния с реальным их распределением в Талнахском плутоне.
-
Оценить возможность использования компьютерной модели в прогнозных целях, в частности, определения позиции залежей сплошных и вкрапленных руд.
Фактическая оспова работы и личный вклад автора. Автором работы созданы новые и усовершенствованы ранее предложенные алгоритмы расчета движения частиц сульфидного вещества при гравитационной дифференциации в сульфидно-силикатных системах. По этим расчетным алгоритмам проведено непосредственно компьютерное моделирование, результаты которого проанализированы в сравнении с природным объектом исследования — Талнахским интрузивом. В ходе выполнения работ была использована среда разработки приложений Borland Delphi; встроенная среда разработки Visual Basic For Application. Использованы также результаты начальных стадий компьютерного моделирования плотностной дифференциации расплавных сред, а также разработки по совершенствованию методологии и требований к компьютерному моделированию и его результатам, содержащиеся в опубликованных и рукописных фондовых работах А.И. Кривцова, Н.В. Дубова,
B.C. Звездова и др. При анализе особенностей геологического строения и формирования Талнахского интрузива, распределения в его теле сульфидных масс и рудообразующих элементов использованы фактические материалы, содержащиеся в публикациях А.И. Кривцова, В.И. Кочнева-Первухова, А.П. Лихачева и многочисленных других исследователей, в рукописных работах сотрудников ЦНИГРИ — А.П. Лихачева, В.И. Кочнева-Первухова, В.К. Степанова и др. (1984); В.К. Степанова, Т.Е. Зенько, Д.М. Туровцева и др. (1987, 1991), а также сотрудников Норильской ГРЭ В.А. Люлько и др. (1978).
Защищаемые положения
-
Разработанные методические основы и система алгоритмов компьютерного моделирования плотностной дифференциации рудоносных силикатных расплавных сред позволяют оценивать расстояния и траектории перемещения сульфидных частиц различного состава и плотности, анализировать характеристики распределения осевших частиц в пространстве эллиптического канала, прогнозировать участки стабильного и пикового их накопления.
-
Расстояние переноса сульфидных частиц в магматическом канале зависит от их плотностных характеристик и геометрии канала; в канале, осложненном выступом дна, сульфидные массы максимально накапливаются в придонных частях интрузива на пережимах подошвы основания, что экспериментально подтверждает реальные закономерности распределения рудного вещества.
-
При высокой удельной концентрации сульфидных частиц в расплаве образуются крупные быстроосаждающиеся обособления, что сопровождается существенным сокращением интервалов рудонакопления и возрастанием их продуктивности.
-
Скапливающиеся в придонных частях канала значительные объемы сульфидной расплавной жидкости получают возможность перемещения совместно с силикатной составляющей от тыловых к фронтальным частям интрузива: средние скорости перемещения сульфидного и силикатного слоев становятся равными при отношении их мощностей 1 к 10.
Научная новизна. С помощью вновь разработанных компьютерно-графических расчетных алгоритмов создана компьютерная модель переноса рудного вещества, учитывающая реальные физические величины движущегося сульфидно-силикатного расплава в магматическом канале с различной геометрией его дна. Впервые получена количественная характеристика моделируемых скоплений рудного вещества, включая число частиц, их массу, мощность скоплений, «продуктивность» расплавов по длине потока.
Практическое значение. На основе разработанной системы алгоритмов, программного обеспечения и созданных компьютерных моделей плотностной дифференциации рудно-силикатного расплава можно оценивать расстояния и траектории перемещения частиц рудного вещества различной плотности и размера, определять участки пикового и стабильного их накопления. Результаты компьютерного моделирования экспериментально подтверждают реальное распределение сульфидных масс в придонных частях Талнахского интрузива, что позволяет определить какой продуктивной части принадлежит данное сечение интрузива, возможное положение наиболее продуктивных его частей и устанавливать наиболее вероятные места скопления руд определенного состава. Эти данные можно использовать при направлении поисков в наиболее рудоносные части интрузива, а также вероятные места скопления руд определенного состава.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлялись и докладывались на: научно-практической конференции «Прогноз, поиски, оценка рудных и нерудных месторождений на основе их комплексных моделей — достижения и перспективы» (4—6 апреля 2006 г., Москва, ЦНИГРИ); 17-й Молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Краща «Геология, полезные ископаемые и геоэкология Северо-Запада России» в рамках Международной конференции «Северная Европа XXI века: природа, культура, экономика» (9— 12 октября 2006 г., Петрозаводск, КарНЦ РАН); годичной сессии МО РМО, посвященной 110-летию со дня рождения А.Г. Бетехтана (1987—2007) «Роль минералогии в познании процессов рудообразования» (28—29 мая 2007 г., Москва,
ИГЕМ РАН—РИС ВИМС); научной конференции, посвященной 70-летию института и 95-летию X. Абдуллаева «Актуальные проблемы геологии и геофизики» (4—6 сентября 2007 г., Ташкент, АН республики Узбекистан); научно-практической конференции «Прогноз, поиски, оценка рудных и нерудных месторождений — достижения и перспективы» (20—22 мая 2008 г., г. Москва, ЦНИГРИ); научно-практической конференции «Научно-методические основы прогноза, поисков и оценки месторождений твердых полезных ископаемых — состояние и перспективы» памяти Анатолия Ивановича Кривцова (24—25 мая 2011 г., Москва, ЦНИГРИ).
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 работах, среди которых 3 статьи в реферируемых журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 3 глав, введения и заключения общим объемом текста 110 страниц, 37 рисунков, 7 таблиц. Список использованной литературы включает 77 наименований.
