Геолого-геохімічні критерії оцінки рідкіснометалевих родовищ у лужних комплексах Приазов"я (Український щит) - Автореферат

Основою для створення моделі кількісного прогнозування ресурсів повинні служити закономірності і показники, що є загальними для процесу формування родовищ різноманітного складу, генезису і можуть застосовуватися на всіх стадіях пошуково-розвідувального процесу. Основний напрямок проведених досліджень відповідає концепції розширення мінерально-сировинної бази як основи стабілізації економіки України на період до 2010 року, схваленої Кабінетом Міністрів України від 09.03.99 №338, основним завданням програми геологогічного довивчення території Приазовського блоку Українського щита, державній програмі з інформатизації, а також програмі науково-технічного розвитку Донецької області на період до 2020 року. Результати наукових досліджень, що наведені в дисертації, одержані в процесі виконання науково-дослідних робіт кафедри “Корисні копалини й екологічна геологія” Донецького національного технічного університету, у яких автор брала участь як керівник (номер державної реєстрації 0100V001055), відповідальний виконавець (номер державної реєстрації 0197V008248) і автор підрозділів (номери державної реєстрації 01870021781, 01900000419, 0102U007316). Мета цієї роботи полягає у розвитку і теоретичному обгрунтуванні методології прогнозу рідкіснометалевого зруденіння, розробці геолого-геохімічних критеріїв пошуків родовищ і кількісної оцінки прогнозних ресурсів. Для вирішення поставлених завдань застосовувався такий комплекс методів: 1) статистичні методи обробки даних пошуково-розвідувальних робіт для одержання геохімічних характеристик і типоморфних асоціацій елементів; 2) металогенічний аналіз при систематизації геолого-геохімічних факторів локалізації рідкіснометалевого зруденіння Приазовського блока; 3) інформаційний та синергетичний аналіз для обгрунтування загальних показників перспективності рідкіснометалевого зруденіння; 4) структурно-геохімічне картування за допомогою геоінформаційних систем, що забезпечили системний аналіз якісної і кількісної інформації та перевірку достовірності розроблених показників; 5) кореляційний і регресійний аналіз для перевірки звязків і обгрунтування залежності між прогнозними ресурсами і розробленими показниками.Тому встановити можливість утворення родовища в досліджуваній геохімічній системі можна оцінюючи неоднорідність і складність її будови. У теорії інформації цей показник (К.Шеннон, 1963) характеризує невизначеність перебування системи в одному з можливих статистичних станів (х1,х2,...xn), із відповідними ймовірностями (p1,p2,...pn). За цією формулою можна оцінити розподіл у системі будь-якого геологічного показника, поданого якісною (геологічні карти) і кількісною інформацією (вміст хімічних елементів, коефіцієнти їх концентрацій). Вся аналізована площа розбивається на блоки одного розміру відповідно до масштабу карти і розміру прогнозованого обєкта (вузла, поля, родовища). Системний аналіз, спрямований на детальне вивчення ієрархічної будови рудоутворюючої системи Приазовя, дозволив простежити еволюційні зміни асоціацій елементів, геохімічних характеристик і зональності в двох найбільш значних рудних вузлах-Південнокальчикському і Жовтневому, їх рудних полях і родовищах - Азовському цирконій-рідкісноземельному і Мазуровському цирконій-тантал-ніобієвому.У дисертації наведене теоретичне обгрунтування і практичне вирішення актуальної проблеми пошуків і оцінки рідкіснометалевих родовищ на основі системного і сінергетичного аналізу площ пошуків, що забезпечують максимальну ефективність і достовірність результатів на основі широкого застосування компютерних технологій. Головні наукові і практичні результати роботи полягають у таких висновках: Існуюча в Приазовї рідкіснометалева спеціалізація рудних вузлів і полів повязана з кількістю етапів та інтенсивністю проявлення тектоно-магматичних активізацій у його західній і східній частинах. Встановлені наступні геолого-геохімічні критерії виявлення та перспективної оцінки рідкіснометалевого зруденіння: формування спеціалізованих на рідкісні метали ділянок вібувається в рудних вузлах полістадійного генезису, еволюційний розвиток яких на кожному етапі йшов спочатку в напрямку підвищення кислотності, а потім - лужності мінералоутворюючого середовища; У ієрархії структур рудоутворюючої системи кожний елемент системи, приходячи “областю постачання” для наступного, більш локального, забезпечує звязок ресурсів родовищ із складністю і неоднорідністю будови рудоутворюючої системи, визначенних інтенсивністю процесів диференціації на площах пошуків. Показник відносної інформаційної ентропії, будучи мірою диференційованості рудної речовини у геологічній системі в порівнянні зі станом, прийнятим за початковий, відбиває ступінь її еволюційного розвитку, від якого залежить можливість появи промислового зруденіння.

ОСНОВНИЙ зміст РОБОТИ

У дисертації наведене теоретичне обгрунтування і практичне вирішення актуальної проблеми пошуків і оцінки рідкіснометалевих родовищ на основі системного і сінергетичного аналізу площ пошуків, що забезпечують максимальну ефективність і достовірність результатів на основі широкого застосування компютерних технологій. Головні наукові і практичні результати роботи полягають у таких висновках: Існуюча в Приазовї рідкіснометалева спеціалізація рудних вузлів і полів повязана з кількістю етапів та інтенсивністю проявлення тектоно-магматичних активізацій у його західній і східній частинах. Встановлені наступні геолого-геохімічні критерії виявлення та перспективної оцінки рідкіснометалевого зруденіння: формування спеціалізованих на рідкісні метали ділянок вібувається в рудних вузлах полістадійного генезису, еволюційний розвиток яких на кожному етапі йшов спочатку в напрямку підвищення кислотності, а потім - лужності мінералоутворюючого середовища;

підвищення вмісту рідкісних елементів та неоднорідністі їх розподілу до найбільш пізніх породних утворень рудних вузлів? утворення складних ієрархічних кореляційних звязків рідкісних елементів з іншими рудними елементами за рахунок накладення геохімічних процесів.

У ієрархії структур рудоутворюючої системи кожний елемент системи, приходячи “областю постачання” для наступного, більш локального, забезпечує звязок ресурсів родовищ із складністю і неоднорідністю будови рудоутворюючої системи, визначенних інтенсивністю процесів диференціації на площах пошуків. Цей звязок встановлений системним аналізом закартованих геолого-геохімічних полів.

Запропонований новий ефективний підхід до прогнозу ендогенного зруденіння і кількісної оцінці ресурсів рідкіснометалевих родовищ в областях тектоно-магматичної активізації із використанням універсальної енергетичної характеристики рудоутворюючих процесів - термодинамічної ентропії і розроблених нових інформаційних показників. Перша, що є функцією енергетичного стану системи, може описувати ділянки земної кори з підвищеною ендогенною активністю. Показник відносної інформаційної ентропії, будучи мірою диференційованості рудної речовини у геологічній системі в порівнянні зі станом, прийнятим за початковий, відбиває ступінь її еволюційного розвитку, від якого залежить можливість появи промислового зруденіння. За допомогою інформаційної ентропії кількісно оцінена інтенсивність процесів диференціації, складність будови і ступінь прогресивних змін еволюційної системи, що йдуть із підвищенням ймовірності зростання коефіцієнтів концентрації рідкісних елементів. Площам з аномально високими рівнями значень інформаційної ентропії (понад 60%) відповідають аномально низькі значення термодинамічної энтропії та 95-процентна ймовірність виявлення промислового зруденіння. Таким чином, теоретично обгрунтований звязок рідкіснометалевих родовищ із зонами тектоно-магматичних активізацій, що емпірічно відома по геологічних дослідженнях.

Розроблений новий, формалізований засіб виділення металогенічних підрозділів методами компютерного аналізу геолого-геохімічних показників. Системний аналіз аномальних полів інформаційної ентропії геолого-геохімічних показників дозволив одержати кількісну оцінку ступеню еволюційного розвитку рудогенної системи і виділити на кожній стадії пошуково-розвідувальних робіт найбільш перспективні на рідкіснометалеве зруденіння ділянки. На стадії загальних пошуків вони виділяються за різноманітністю будови геологічних полів, а надалі - за максимально неоднорідним розподілом вмісту елементів типоморфного комплексу. Такі кількісно оцінені площі різних масштабів, де найповніше пройшли процеси диференціації і сепарації рудної речовини, інтерпретуються як рудоконтролюючі структури різного рангу. Максимальна ймовірність локалізації зруденіння досягається на ділянках просторового збігу максимумів інформаційної ентропії на всіх етапах обробки даних різномасштабних робіт.

В основу оцінки ресурсів рідкіснометалевих обєктів Приазовя покладені принципи ієрархії багаторівневих геохімічних полів відповідно до ієрархії елементів рудоутворюючої системи. Як показник перспективністі геохімічних аномалій нами був обгрунтований показник привнесення-винесення (Нк), формально звязаний з відносною інформаційною ентропією кларків концентрації рудних елементів. Він дозволяє оцінити інтенсивність процесів привносу-виносу, притаманних рудним полям при багатоелементному складі перспективних геохімічних аномалій, виділити і кількісно зіставити перспективність обєктів та окремих ділянок. Встановлені значимі кореляційні звязки цього показника з запасами рідкісних металів на Азовському і Мазуровському родовищах. За різними рівнями показника Нк виділені найбільш перспективні ділянки Азовської структури і Жовтневого масиву з оцінкою їх ресурсів по рівнянню регресії.

Розроблений підхід до оцінки ресурсів перспективних обєктів пошуків передбачає широке застосування методів компютерної обробки даних. Для одержання достовірних результатів необхідно строго дотримуватися принципів послідовної генералізації спостережень і однорідності оброблюваної геологічної інформації. Це означає, що один етап обробки з одержанням кількісних характеристик досліджуваних обєктів і карт їх розподілу включає випробування одного типу з приблизно однаковою щільністю спостережень. У противному випадку, досліджувана площа розбивається на декілька ділянок, у межах котрих ця умова буде виконуватися. Максимальна ймовірність локалізації зруденіння досягається на ділянках просторового збігу максимумів інформаційної ентропії на всіх етапах обробки даних різномасштабних робіт. Їх просторова привязка в геоінформаційних системах (MAPINFO) дозволила однозначно виділити перспективні ділянки.

Волкова Т.П. Теория и практика поисков и оценки редкометальных месторождений. - Донецк: РВА ДОННТУ. - 2003. - 102 с.

Стрекозов С.Н., Васильченко В.В., Гурский Д.С., Пожарицкая Л.К., Волкова Т.П. Геологическое строение и характер оруденения Азовского месторождения. // Мінеральні ресурси України, 1998, №3. с.6-9.

Волкова Т.П., Федотова Л.А., Стрекозов С.Н. К вопросу потенциальной рудоносности гранитоидов Восточного Приазовья // Научные труды НГА, 1998, №3, т.2, с.56-60.

Волкова Т.П., Алехин В.И., Стрекозов С.Н. Применение теории информации для решения практических геологоразведочных задач // Научные труды НГА.- 1999.- №6, т.4. - с.46-49.

Волкова Т.П., Волков А.В. Алгоритмы таксономии в решении задач прогноза редкометального оруденения // Известия Донецкого горного института, 1999, № 2, с.114-116.

Волкова Т.П. К проблеме количественного прогнозирования запасов редкометальных месторождений // Сборник научных трудов НГА. - 1999.- №6, т.1, с.119-123.

Волкова Т.П. Особенности первичных ореолов Азовского цирконий-редкоземельного месторождения // Труды ДОНГТУ, серия горно-геол., 2000, вып.11, с.129-132.

Волкова Т.П. Проблемы генезиса и рудоносности Октябрьского массива щелочных пород // Научные труды НГА, 2000, №4, с.9-10.

Волкова Т.П., Стрекозов С.М., Федотова Л.А. Спроба використання методів кластерного аналізу при геохімічному розчленуванні продуктивної рідкіснометалевої товщі // Вісник Київського національного університету, серія Геологія, вип.18, 2000, с.27-29.

Волкова Т.П. Рудоконцентрирующая структура Восточного Приазовья // Труды ДОНГТУ, серия горно-геол., 2001, вып.23, с.85-88.

Волкова Т.П., Стрекозов С.Н. Минералого-геохимические критерии редкометальной специализации докембрийских комплексов Приазовья // Наукові праці ДОНДТУ, серія гірничо-геол., 2001, вып.24, с.120-126.

Волкова Т.П., Гурский Д.С., Стрекозов С.Н., Васильченко В.В. Геохимическая зональность Азовского месторождения // Мінеральні ресурси України, 2001, №1, с.4-6.

Волкова Т.П. Эволюция редкометальных комплексов и прогноз оруденения // Рідкісні метали України - погляд у майбутнє.- Київ: Збірник наук.праць ІГН НАНУ, 2001, с.27-28.

Волкова Т.П. Информационный анализ при прогнозе эндогенного оруденения // Наукові праці ДОННТУ, серія гірничо-геол., 2001, вип.32, с. 31-37.

Волкова Т.П. Оценка ресурсов редкометальных месторождений в Приазовье по энергии рудообразования // М: Известия ВУЗОВ, серия Геология и разведка, 2001, №5, с. 104-109.

Волкова Т.П. Критерии продуктивности редкометальных месторождений и рудопроявлений Октябрьского массива // Наукові праці ДОННТУ, сер.гірничо-геол., 2001, вип.36, с.63-69.

Волкова Т.П., Стрекозов С.Н., Васильченко В.В., Багрий И.Д. Геохимические особенности Азовского редкометального месторождения // Геологічний журнал, 2001, №4, с.102-109.

Волкова Т.П. К вопросу достоверности прогнозирования ресурсов полезных ископаемых // Мінеральні ресурси України, 2001, №4, с.32-34.

Волкова Т.П., Смертин Д.А.Поисковые предпосылки месторождений циркона // Наукові праці ДОНДТУ, сер. гірничо-геол., вип.45, с.112-117.

Волкова Т.П. Геоинформационная технология прогнозирования рудоносных структур разного ранга // Геоинформатика, 2002, №2, с.71-78.

Волкова Т.П. Оценка перспективности эндогенного оруденения по данным геохимического картирования // Наукові праці ДОННТУ, с. гірничо-геол., 2002, вип.54, -С.143-149.

Волкова Т.П. Роль процессов дифферециации в формировании месторождений полезных ископаемых // Доповіді НАНУ, 2003, №4, с.107-110.

Волкова Т.П. Модель формирования и критерии локального прогноза редкометального оруденения // Метасоматизм, рудообразование, полезные ископаемые. - Киев: Логос, Труды ИГОС НАН и МЧС Украины, 2003, с.283-290.

Волкова Т.П. Федотова Л.А. Геохимическая зональность редкометальных рудных районов // Наукові праці ДОННТУ. Сер. гірничо-геол. - 2003. - вип.63. - С.150-157.

Волкова Т.П. Оценка продуктивности геохимических аномалий // Геолого-мінералогічний вісник. - Кривий Ріг: вид-во техн.ун-ту, 2003, №1(9), с.51-57.

Волкова Т.П., Васильченко В.В., Стрекозов С.Н., Яновский В.М., Федотова Л.А. Опыт применения методов кластерного анализа при геохимическом расчленении продуктивной редкометальной толщи // Тезисы докл. конф. “Геохімія, мінералогія, палеогеодинамічні особливості формування рідкіснометальних гранітоїдів Українського щита”.- Київ,1995, с.21-22.

Стрекозов С.Н., Васильченко В.В., Волкова Т.П. Геологическое строение и характер оруденения Азовского редкоземельного месторождения // Тезисы докладов II Межд.конф.

“Благородные и редкие металлы”, 23-26 сентября 1997 г. ч.I.-Донецк, 1997. - С.134.

Волкова Т.П. Закономерности локализации редкометальных месторождений Приазовья на основе информационного анализа // Тезисы докладов III Международной конф. “ Благородные и редкие металлы”, 19-22 сентября 2000 г. - Донецк, 2000. - С.80.

Волкова Т.П. Удосконалення прогнозу ресурсів родовищ корисних копалин на основі розрахунку енергії рудоутворення // Матеріали наук. конф."Геологічна наука та освіта в Україні на межі тисячоліть".Львів: ЛНУ, 2000, с.74-75.

Волкова Т.П. Энергия рудообразования при оценке перспективности редкометальных месторождений Приазовья // Тезисы докладов V Международной конф. “Новые идеи в науках о Земле”. - Москва, 2001. - Т. 2. - С. 197.

Волкова Т.П. В.И.Вернадский о роли ортитоносных и монацитоносных гранитоидов в геохимии // Доклады Междунар.науч. конф. “Творческое наследие В.И.Вернадского и современность”, 10-12 апреля 2001, -Донецк, 2001, с.266-270.

Volkova Tatyana P. Rare-metallic ore-grade mineralization of the Ukrainian shields Priazovsky block // The abstracts of International Symposium “Metallogeny of Precambrian Shields”.- Kyiv, Ukraine, September 13-26, 2002, p.107.

Волкова Т.П. В.И. Вернадский об источнике рудного вещества в месторождениях полезных ископаемых // Докл. 3-й Межд.науч. конф. “Творческое наследие В.И. Вернадского и современность”, 22-24 мая 2003, - Донецк, 2003, с.114-115.

Волкова Т.П. Редкометальное оруденение Украинского щита // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Регіон-2003: стратегія оптимального розвитку”. - 22-25 квітня 2003 р., м.Харків, с.217-218.

Волкова Т.П., Попов Р.В. Особенности размещения тантал-ниобиевого оруденения в Октябрьском массиве // Благородные и редкие металлы. Труды IV межд. конф. “БРМ-2003”. Донецк, 22-26 сентября 2003 г. - С.186-189.