Мелко-среднемасштабный опережающий прогноз на основе волновых аналогий в пределах территории Прибайкалья (масштабы 1:500 000, 1:200 000)

НА ГЛАВНУЮ

Мовчан Игорь Борисович,

кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геоэкологии,

Яковлева Александра Анатольевна,

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики.

Санкт-Петербургский государственный горный институт (Технический университет).

Опираясь на методику прогноза, оперирующую критериями, инвариантными относительно масштаба исследований [1], мы стремились решить задачу трассирования перспективных объектов как трассирование соосных эквидистантных структур на основе выделения элементов преимущественно дизъюнктивной тектоники. Во всех случаях основным материалом для «трассирования» оказывается дистанционная аэро- или спектрозональная космическая съемка, тогда как результаты грави-магнитных измерений закрывают не все площади и не все масштабные уровни. Успех такого прогноза определяется, с одной стороны, применением одного и того же критерия к полям разного генезиса. С другой стороны, глубинные разломы детерминированного азимута простирания играют в рассматриваемом регионе рудоконтролирующую роль по отношению к эндогенным, в частности, золотоносным объектам, что допускает корректность применения структурных критериев распознавания.

Масштаб 1:500 000

Для апробации выявленных закономерностей нами выбран опытный полигон (лист O-50-A), захватывающий окрестности Кевактинского и Сухоложского рудных узлов (РУ), приходящиеся на нижнепротерозойский складчатый комплекс Байкало-Витимского поднятия и северную часть Бодайбинского синклинория, соответственно. Выделение перспективных участков на золото опирается в данном масштабе на структурные реконструкции, в основе которых лежит автоматизированное линеаментное дешифрирование космообраза. Линеаментно-структурные схемы разного уровня генерализации выступают в данном проекте как промежуточный результат, используемый при поиске возможных структурных элементов пространственного контроля эндогенных месторождений (рис.1). Каждая из линеаментно-структурных схем привязывается к семейству эталонных разноранговых золоторудных объектов. В процессе поиска элементов пространственного структурного контроля рассматриваются корреляции наиболее контрастных протяженных и кольцевых структур с пучностями этих объектов. Окончательно выявлено четыре возможных варианта группирования. В первом, (рис.4, а-в) семейство эндогенных золоторудных объектов разного ранга упорядочивается кольцевыми (циркоидными) структурами четвертого (рис.4, а) и третьего (рис.4, б) порядков, алгоритмически выделенных соответственно по высоко- и среднечастотной составляющей поля оптической плотности КС. В пределах отдельной циркоидной структуры оказывается несколько эталонных объектов, формирующих пучность. В семействе рудоконтролирующих кольцевых структур третьего порядка (рис.4, б) явной пространственной закономерности в форме общих линеаментных осей, наличия пространственного шага между данными структурами не наблюдается, что не позволяет использовать схему с этим семейством в качестве прогнозной. Напротив, кольцевые структуры четвертого порядка (рис.4, а), на которые фрактально распадаются кольцевые структуры третьего порядка, объединяются спиральными палетками в две группы (рис.4,в), располагающимися в центральной и южной части листа O-50-A. В основе алгоритма подбора спиральных палеток лежит способ Оганезова А.В. выделения дуговых структурных элементов по аномалиям дисперсии скалярного поля, заданного на площади [2].

Рис. 4. Структурный прогноз в масштабе 1:500 000.

а) группирование эталонных объектов кольцевыми структурами 4-го порядка; б) то-же для структур 3-го порядка; в) группирование кольцевых структур 4-го порядка спиральными палетками (зеленым отмечены оси локальных периодических групп кольцевых структур четвертого порядка; серым – рудоконтролирующих структуры; голубым – перспективные структуры, выделенные на основе пространственного периода, отсчитываемого вдоль соответствующих зеленых осей); г) выделение по высокочастотной компоненте КС периодических линеаментных сеток (1 – линеамент; 2 и 3 – разнонаправленные рудоконтролирующие линеаризованные зоны; 4 – прогнозные области, выделенные по критерию соосности и пространственного периода); д) результат привязки линеаментных структур к каждому эталонному объекту: выделяется периодическая косоугольная решетка, узлы которой, не занятые эталонными объектами, рассматриваются как перспективные (отмечены белым), если эти узлы размещены вблизи отдельной периодической группы эталонных объектов; е) выделение по среднечастотной компоненте КС периодических и дискордантных областей (1-4 – то-же, что и в «г»); ж) области пространственного совпадения нескольких прогнозных показателей.

Детерминированная структура линеаментного поля высокочастотной составляющей КС позволяет трассировать пространственные оси локальных периодических групп, составленных кольцевыми структурами четвертого порядка (рис.4, в). Как правило, эти оси субортогональны или ориентированы по касательной к виткам спиральной палетки. В пределах отдельной периодической группы возможно на основании пространственного шага (периода), отсчитываемого от одной из рудоконтролирующих кольцевых структур четвертого порядка, выделить перспективную кольцевую структуру этого же порядка, отображенную в линеаментном поле высокочастотной компоненты КС.

Во втором варианте группирования (рис.4, г) все эндогенные золоторудные объекты разделяются на три группы, северную, западную и южную, для каждой из которых предполагается своя система пространственного структурного контроля этих объектов. Под системой понимается генерализованная линеаментная решетка, узлы которой образованы проницаемыми участками земной коры, компетентными зонами для возникновения золоторудного объекта. На основании корреляции соответствующих линеаментных структур с пучностями внутри каждой из трех отмеченных групп эндогенных золоторудных объектов восстановлены три периодичные решетки (с периодом от 15 до 25 км), к узлам которых тяготеет большинство эталонных объектов. Незаполненные узлы этих решеток выделены как перспективные на эндогенное оруденение участки.

В третьем подходе к группированию (рис.4, д) как и в случае, отображенном на рис.2, а, система линеаментов привязывается к каждому эталонному объекту, что дает косоугольную пространственную линеаментную решетку, объединяющую отдельные месторождения в локальные периодические группы. В пределах каждой из них фиксируется пространственный шаг между месторождениями (от 4 до 15 км), на основании которого узел пространственной линеаментной решетки, расположенный на расстоянии одного шага от известного месторождения и приуроченный к линеаментной оси, вдоль которой располагается локальная периодическая группа месторождений, считается перспективным объектом.

В последнем, четвертом, варианте реконструкции структурного контроля эталонных объектов (рис.4, е) предполагается наличие периодически расположенных протяженных региональных зон (период составляет от 20 до 35 км), к областям дискордантного пересечения которых приурочено большая доля (порядка 80%) эталонных объектов. Субширотные полосовые зоны аналогичны полосовым и отчасти дуговым зонам на рис.4, в, а полосовые зоны северо-восточного простирания составлены из элементов полосовых зон, отраженных на рис.4, «в» и «г». Пустые области дискордантного соотношения структурных планов разного азимута простирания отмечены как перспективные на эндогенное оруденение.

В системе участков, характеризуемых в каждом из четырех вариантов структурного подбора как перспективные на эндогенное оруденение, нет критерия, который позволил бы оценить каждый отдельно взятый прогноз как более достоверный. Поэтому применяется тот же, что и для масштаба 1:2 500 000 подход, когда пространственное совпадение двух и более перспективных участков, выявленных независимыми оценками, дает окончательное заключение о позиции и приблизительных размерах области, с которой можно связывать возможность обнаружения эндогенного золоторудного объекта (рис.4, ж). Можно допустить представительность семи оконтуренных перспективных площадей хотя бы в силу их пространственного тяготения к Анангро-Аунажисткому, Валаганах-Бульбухтинскому, Горбыпяхскому и Кевактинскому рудным узлам. При сопоставлении прогнозных построений, выполненных в масштабах 1: 2 500 000 и 1:500 000 имеет место пространственное совпадение в первом масштабе прогнозной области, расположенной в окрестности города Берёзовск, и во втором масштабе – группы прогнозных областей, расположенных в юго-восточной части листа O-50-A.

Масштаб 1:200 000

Результаты распознавания в пределах листов O–50–XIII, XIV, XV (рис.5, а) детально рассмотрены в [1]. Здесь приведем лишь основные положения выполненного нами анализа. Как и в рассмотренных выше случаях, неравномерно распределенные по площади эталонные объекты, характеризуемые высокой степенью изученности, распадаются на локальные периодические группы, элементы которых тяготеют к узлам линеаментной решетки (рис.5, б). Пространственный её шаг (от 2.9 км до 7.5 км) соблюдается лишь в пределах локальных периодических групп эталонных рудопроявлений, а также в их малой окрестности, что в пределах конкретной группы допускает прогнозную интер- и экстраполяцию. Рудоконтролирующие кольцевые структуры 7-го, 6-го и 5-го порядков, выявленные, соответственно, по высоко-, средне- и низкочастотной составляющим поля оптической плотности спектрозональных космоснимков, представляют собой еще один, независимый от периодического критерия, способ группирования эталонных объектов. Опыт показывает высокую прогнозную значимость кольцевых структур, выделенных по высокочастотной составляющей поля оптической плотности КС: как и узлы итерационно подбираемой линеаментной решетки, эти кольцевые структуры способны объединяться в локальные периодические группы. Формализация данного типа группирования рудоконтролирующих кольцевых структур опирается на применение спиральных палеток (по аналогии с рис.4, в), относительно ветвей которых отслеживаются оси локальных периодичных групп рудоконтролирующих циркоидных структур седьмого порядка; на их продолжении выделяется перспективная кольцевая структура, укладывающаяся в средний пространственный период (от 7 км до 12 км; рис.5, в). Для выделенных перспективных объектов выполняется разбраковка на основе структурного анализа грави-магнитных полей. Низкочастотная составляющая гравитационного поля отражает существование региональной дуговой структуры, на периферии которой располагаются три эталонных рудных узла (рис.6, а), формирующих свою периодическую группу при наличии между ними гипотетического рудного узла в северо-восточной части листа O-50-XIV.

Рис. 5. Прогнозные структурные реконструкции по КС в масштабе 1:200 000.

а) географическая позиция листов O-50-XIII, XIV, XV; б) периодическая линеаментная решетка, привязанная к эталонным объектам; в) локальные периодические группы кольцевых структур 5-го порядка.

Высокочастотная компонента аномального магнитного поля (рис.6, б) выявляет семейство полосовых линейных структур северо-западного простирания, на которые укладывается 90% эталонных объектов эндогенного оруденения. Структурные реконструкции дополнены распознаванием образов с обучением (рис.6, в), в котором эталонная выборка формируется по значениям разночастотных составляющих грави-магнитных полей, когда собственно обучение выполнялось по каждому из узлов независимо, что на выходе дало три прогнозных ореола. Их сопоставление демонстрирует, что ореолы перекрываются, причем в области перекрытия ореолов, выявленного по Сухоложскому рудному узлу и рудному узлу, расположенному восточнее от него (лист О-50-XV) расположено собственно месторождение Сухой Лог (рис.6, г). Таким образом, области, полученные перекрытием указанных ореолов, можно рассматривать как прогнозные. Каждый из них разбракован в систему площадных объектов (рис.6, д), один из которых совпадает с прогнозной кольцевой структурой 3-го порядка, расположенной в северной части листа О-50-XV.

Рис. 6. Элементы структурного прогноза и модифицированного статистического распознавания образов с обучением по гравитационному и магнитному полю в масштабе 1:200 000.

а) низкочастотная компонента гравитационного поля и контуры рудных узлов; б) высокочастотная компонента магнитного поля и локальные рудные объекты; в) результат модифицированного распознавания образов (разные рудные узлы отмечены разным цветом с полигональной штриховкой; отвечающие им перспективные ореолы отмечены соответствующим цветом со сплошным цветовым заполнением); г) прогнозные перекрытия ореолов, отраженных на рис.6, в (звездочкой дана позиция месторождения Сухой Лог); д) прогнозные площадные ореолы (пояснения в тексте); е) рудоконтролирующие линеаменты, выделенные по гравитационному полю (кружки разных цветов маркируют золоторудные месторождения разных порядков); ж) рудоконтролирующие линеаменты, выделенные по магнитному полю; з) итоговая прогнозная схема.

На следующем этапе по аналогии с обработкой КС реализован итерационный линеаментно-спектральный подбор рудоконтролирующих структур независимо по гравитационному (рис.6, е) и по магнитному (рис.6, ж) полям. Периодический прогноз, выполненный по грави-магнитным полям, сопоставляется с периодическим прогнозом по полю оптической плотности КС с выделением лишь совпадающих перспективных объектов.

Поиск пространственной корреляции всех сформулированных выше признаков позволяет сузить семейство перспективных объектов до трех (рис.6, з): два из них попадают в область подобия м-нию Сухой Лог (маркирована на рис.6, б пунктирным красным контуром с диагональной штриховкой), а один объект, расположенный на северо-востоке листа О-50-XIV, пространственно совпадает с площадным перспективным ореолом, превращающим семейство рудных узлов в локальную периодическу группу. При сопоставлении с прогнозными построениями в масштабах 1:2 500 000 и 1:500 000 следует пользоваться как итоговой прогнозной схемой масштаба 1:200 000 (рис.6, з), так и промежуточными результатами для уточнения пространственной позиции участков, подлежащих детальным наземным исследованиям. В частности, из трех объектов, выделенных на рис.6, «з», указанное сопоставление фокусирует первоочередное внимание на одном объекте, расположенном в центральной части листа O-50-XIV.

Заключение

В данной работе рассмотрен оригинальный подход к площадному структурному анализу разнородных скалярных полей. Данный анализ может выполняться как в рамках задачи геологического картирования, так и при прогнозных оценках позиции и геометрии перспективных на эндогенное оруденение объектов. Геологическое картирование и прогноз эндогенных месторождений включают прослеживание элементов дизъюнктивной тектоники, которые оказываются функционально связанными со структурными элементами заданных по площади скалярных полей. Независимо от природы и степени потенциальности, по данным полям выделяются сопоставимые в отдельном масштабе спрямленные и дуговые структурные элементы (линеаментные поля). Последние организуются в так называемые соосные эквидистантные структуры, к узлам которых тяготеют эталонные объекты (эндогенные месторождения). В окрестности последних можно выделить узел сосной эквидистантной структуры, расположенный на расстоянии одного пространственного шага от отдельного месторождения или их группы, который определяется как перспективный объект. Итоговая прогнозная схема в заданном масштабе строится на основании пространственного совпадения нескольких прогнозных индикаторов, полученных разными методами или на основании разных скалярных полей. Феномен периодического упорядочивания геологических аномалий, частным случаем которых являются эндогенные месторождения, проявляется на разных масштабных уровнях и дает сопоставимые прогнозные схемы, что позволяет резко сузить площади для наземных детализационных работ.

Литература

1. Петров О.В., Мовчан И.Б., Яковлева А.А. Спектральные алгоритмы прогнозирования новых золоторудных объектов в окрестности суперкрупного месторождения «Сухой Лог» // Региональная геология и металлогения. – №38. – 2009. – с. 92-106.

2. Оганезов А.В. Способ определения пространственных координат геологических формаций // Патент РФ: RU 2097794 C1/ 27.11.97.

Поступила в редакцию 21.03.2011 г.