Комплексная прогнозо-металлогеническая оценка территорий на базе компьютерных технологий на примере Республики Ангола и Южного Приуралья России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.11, кандидат геолого-минералогических наук Карпузов, Александр Федорович

• Карпузов, Александр Федорович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Карпузов, Александр Федорович

Введение

1. Анализ современного состояния использования 7 информационно-аналитических систем при мониторинге минеральных ресурсов в России и за рубежом

1.1. Типизация современных И АС

1.2. Системы используемые при мониторинге мине- 12 ральных ресурсов и прогнозе полезных ископаемых

1.2.1. Системы-векторизаторы

1.2.2. Системы-вьюверы

1.2.3. Прикладные системы для обработки изображений

1.2.4. Географо-информационные системы

1.2.5. Специализированные (гибридные) системы

1.3. Тенденции развития ИАС применительно к задачам ттглл'рттл'зттл-иатоттттлт^лттттатултт лттлтт»|»л ^а««1гтл«мтт! npwi I1V7.J11 1 ^IIHIWCIWH V714VI1iC p p Fi 1 W p FI FI

2. Концепция и методология прогнозно-металлогенической 26 оценке территорий на базе компьютерных технологий

2.1. Основные понятия и термины

2.2. Компьютерная технология прогнозно-металлоге- 29 нической оценке территорий

2.2.1. Ввод и создание баз данных

2.2.2. Анализ и формирование прогнозно-поисковых 36 моделей

2.2.3. Прогнозная оценка территорий

2.2.4. Оценка прогнозных ресурсов

3. Прогнозно-металлогеническая оценка территории 41 Анголы с использованием компьютерной технологии

Map/Info

3.1. Геодинамические обстановки и вещественные 42 комплексы Анголы

3.2. Полезные ископаемые Анголы

3.2.1. Железные руды

3.2.2. Алмазы

3.2.3. Золото

3.2.4. Медь

3.2.5. Медь, никель, платина

3.2.6. Редкие металлы

3.3. Прогнозно-металлогеническое районирование 59 территории Анголы

3.3.1. Алмазоносные кимберлитоконтролирующие 63 зоны

3.3.2. Золотоносные прогнозно-металлогенические

3.3.3. Меденосные прогнозно-металлогенические

3.3.4. Никеленосные прогнозно-металлогенические 70 зоны л

4. Прогнозная оценка Южного Приуралья на выявление месторождений медистых песчаников с использованием компьютерной технологии ПАРК

4.1. Особенности геологического строения южной части 72 Предуральского краевого прогиба

4.2. Полезные ископаемые и месторождения медистых 84 песчаников

4.3. Прогнозно-металлогеническая оценка Предураль- 86 ского краевого прогиба на выявление медистых песчаников с использованием компьютерных технологий

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексная прогнозо-металлогеническая оценка территорий на базе компьютерных технологий на примере Республики Ангола и Южного Приуралья России»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук выполнена в Российском Университете Дружбы Народов и межрегиональном геолого-картографическом центре " ГЕОКАРТ" и явилась результатом обобщения авторских идей и разработок по материалам прогнозно-металлогенических исследований за период с 1975 по 1998 годы , которыми автор руководил или, в которых принимал непосредственное участие.

Одной из характерных тенденций развития мировой геологии является ее информатизация ( развитие информационных систем и компьютерных технологий )„ а также повышение за счет этого прогностических свойств итоговых карт и достоверности поисковых результатов. Прогноз и поиски всех видов полезных ископаемых базируются на выявлении объективных закономерностей их образования и размещения. До появления компьютерных технологий в прогнозных оценках всегда был заложен большой процент субъективности, присущий в целом методу экспертных оценок. Вместе с тем весь тот огромный фактический материал, накопленный и собранный российскими га/лпАгоили \ т-\тгсь иооА^итмлил л^л^тттпть гт^гч^/лг^л ли тг» тттттГ- тя ЛТПЛ71ЛГХ г? ат^ ^р-з

1 Ч/Ч^ли! йШС1; у и^'У/Ш,»! I и, 1 и 11 VI р^1 и ЧУхО использрвания компьютерных технологий ( КТ ) и информационно- аналитических систем ( ИАС ). Многолетние работы, проведенные автором по изучению эффективности использования компьютерных технологий при прогнозно-металлогенических исследованиях показали, что альтернативы этому направлению нет. Практически во всех случаях использование КТ повышает достоверность и обеспечивает многовариантность прогноза, ведет к пересмотру устоявшихся ранее взглядов на перспективность территорий на тот или иной вид сырья. В России, в условиях сложившейся экономической ситуации и сокращении объемов финансирования геологической отрасли, КТ служат огромным резервом повышения эффективности геологоразведочных работ.

Цель работы - создание общей методологии комплексной прогнозно-металлогенической оценки территорий на базе компьютерных технологий и информационно-аналитических систем с целью повышения достоверности и поисковой эффективности прогнозных исследований.

В соответствии с поставленной целью поэтапно решались следующие задачи: анализ существующих географо-информационных и экспертных систем с целью выбора возможных направлений использования применительно к задачам прогноза и поиска полезных ископаемых; разработка структуры и наполнение баз данных по минеральным ресурсам различных видов полезных ископаемых ( алмазы, золото, медь, никель ) России, Анголы, Намибии; формирование экспертных и компьютерных прогнозно-поисковых моделей известных алмазоносных и металлоносных объектов, включающих наиболее устойчивые и информативные признаки, выявленные при компьютерном анализе всего объема геолого-геофизической и поисковой информации; создание технологии прогнозно- металло геническо й оценки территории на базе компьютерных технологий и информационно-аналитических систем и апробация ее эффективности при прогнозной оценке отдельных районов России и Анголы на алмазы и золотое, медное, медно-никелевое оруденение.

В результате работ на первом этапе на основе проведенного анализа существующих систем и технологий, экспертной оценки тенденций их развития выбор был остановлен на концепции развития отечественной компьютерной технологии гибридного типа, сочетающей в себе свойства геоинформационных, экспертных и аналитических систем [ 20 ]. На втором этапе проводилась разработка структуры и наполнение баз данных по различным типам месторождений полезных ископаемых, который был практически реализован в первой компьютерной карте "Полезные ископаемые России и сопредельных государств масштаба 1: 5000000".

Параллельно с этим этапом велось формирование библиотек типовых экспертных и компьютерных прогнозно-поисковых моделей металлогенических объектов различного ранга для отдельных горнорудных районов России. На следующем этапе в рамках опытно-методических проектов проводилась адаптация технологии МарШо и создавалась технология прогнозно-металлогенической оценки территорий на базе российской программной разработке ПАРК ( авторы: Белобородое М.А., Локшин Б Б. и другие ) и апробация их эффективности на примере отдельных районов России (Южное Приуралье, Хабаровский край, Горный Алтай) и Мира ( Ангола, Гвинея и др.). Заключительным этапом работы явилось внедрение данной технологии в базовые геологосъемочные организации МПР России.

Сегодня с использованием данной технологии проводятся прогнозно-металлогенические и геологосъемочные работы разных масштабов в 56 организациях и научно-исследовательских институтах МПР России.

Базой для выполнения работы послужили :

1) собранный и обобщенный геолого-геофизический и иной материал по месторождениям полезных ископаемых отдельных горнорудных районов России ( Норильский, Печенгский, Южно-Уральский и Восточно-Забайкальский ) и Мира с последующим использованием для типизации информационных массивов, проведенный большим коллективом геологов Специализированной Космоаэрогеологической экспедицией ГШ 111 "Аэрогеология" при участии или под руководством автора в 1975-93 г.г.;

2) базы данных по месторождениям полезных ископаемых и цифровые картографические материалы созданные в рамках совместных проектов в АО ВЗГ с использованием программных пакетов Wingis, Maplnfo, ПАРК в период с 1994 по 1997 годы [17,21]. С различной степенью детальности в базу данных введена и структурирована информация по рудным объектам различного таксонометрического ранга (от провинции до месторождений ), проведена их типизация и построены электронные кадастровые и прогнозно-металлогенические карты на различные виды полезных ископаемых (золото, алмазы, полиметаллы, медь, никель ) по регионам их распространения ( Россия, Южная Африка, Юго- Восточная Азия).

Диссертация является одной из первых работ в России, в которой делается попытка с использованием компьютерных технологий обобщить ранее накопленный материал по минерально-сырьевой базе Мира, разработать методологию прогноза полезных ископаемых на основе компьютерных технологий и информационно-аналитической системы мониторинга минерально-сырьевой базы и на этой научно-методической базе создать технологию прогнозно-металлогенической оценки территорий . Ее новизна заключается в том, что : впервые разработаны принципы формализации информации и компьютерная технология прогнозно-металлогенической оценки территорий; впервые сформулированы и реализованы в конкретных картографических проектах (Карта прогнозно-минерагенического районирования Республики Ангола и др.) принципы генерализации геологической информации; впервые на базе компьютерных технологий и информационных систем составлены прогнозно-металлогенические карты на широкий круг полезных ископаемых для территорий России и Республики Ангола.

Практическая значимость работы заключается в создании информационной основы мониторинга минерально-сырьевых ресурсов и технологии прогнозно-металлогенической оценки регионов России на базе компьютерной системы ПАРК с целью динамичной интеграции России в мировой информационный рынок и повышения эффективности прогнозных построений. Разработка структуры ИАС "Минеральные ресурсы Мира" первоначально велась по заказу Министерства Геологии СССР с целью прогноза развития минерально-сырьевой базы стратегически важных для страны видов сырья. В дальнейшем работа по данному направлению велась в АО ВЗГ как по заказам Министерства природных ресурсов РФ, так и по контрактам ведущих российских горнорудных компаний. Использование разработанной технологии прогнозно-металлогенической оценки территорий при государственном геологическом картировании масштаба 1: 200000 в 56 организациях МПР России позволили пересмотреть закономерности размещения полезных ископаемых и прогнозный потенциал отдельных видов полезных ископаемых в некоторых районах России (Забайкалье, Южный Урал, Хабаровский край и др.) и отдельных стран ( Ангола).

Основные положения диссертации докладывались автором на различных геологических совещаниях в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новокузнецке. Результаты исследований изложены в 10 научно-производственных и тематических отчетах, получено 2 авторских свидетельства на изобретения, опубликовано двадцать восемь научных работ, в т.ч. четырнадцать непосредственно по теме диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения общим объемом . 102.страницы и .20 . иллюстраций. Список литературы включает 55 работ.

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения», Карпузов, Александр Федорович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные в диссертационной работе вопросы применения компьютерных технологий при прогнозно-металлогенических исследованиях на комплекс полезных ископаемых являются крайне актуальными,повышают достоверность и экспрессность прогноза при значительном сокращении материальных затрат.

К числу основных выводов, к которым пришел автор в результате проведенной работы, можно отнести следующие:

1. На современном уровне научно-технического прогресса компьютерные технологии на базе специализированных информационно-аналитических систем (типа ПАРК, ИНТЕГРО) являются составной частью прогнозно-металлогенических исследований территорий любой сложности геологического строения, степени изученности и разнообразии полезных ископаемых[13]. В основе прогноза - расчетно-логическая фильтрация из созданных баз данных тех факторов, которые описывают типовую или оптимальную модели прогнозируемых объектов.

2. Технологические решения и схемы прогноза на базе компьютерных технологий, использованные в работе опирались на принципы подобия, при этом выделяя и ранжируя по степени значимости совокупность только тех признаков, которые отличают потенциально рудоносную площадь от безрудной с той или иной степенью вероятности. Технология на базе системы ПАРК позволила выявить наиболее устойчивые и информативные признаки рудных объектов из сформированных баз данных, построить по ним ряд типовых прогнозных моделей, которые использовались затем при прогнозно-металлогенических оценках территорий Республики Ангола и Южного Приуралья России на комплекс полезных ископаемых.

3. Использование в программной среде ПАРК многочисленных методов методов агрегирования дает возможность пользователям минимизировать многозначность интерпретации и ненадежность выводов, явлений свойственных для трудно формализуемых знаний, к которым безусловно относится и прогноз в геологии. Введение в компьютерную технологию эмпирических правил, основанных на опыте эксперта, и системы коэффициентов, отражающих степень уверенности эксперта в правильности выбранного им прогнозного решения, позволили в значительной степени преодолеть данные ограничения.

4. Использование компьютерной технологии на базе МарЫЬ позволило отразить средствами компьютерной картографии рудные объекты в ранге рудных зон и узлов, перспективных на обнаружение алмазоносных кимберлитов, золотого и медно-никелевого с платиной оруденения в Республике Ангола. Впервые составленная на геодинамической основе прогнозно-металлогеническая карта Анголы масштаба 1:1000000 подготовило научно обоснованную металлогеническую основу для планомерных поисковых работ в этой стране.

5. Прогнозно-металлогеническая оценка на медное стратиформное оруденение южной части Предуральского краевого прогиба с использованием технологии ПАРК продемонстрировала работоспособность и эффективность системы, подтвердив высокий ресурсный потенциал региона на данный вид сырья, а сформированная типовая прогнозная модель медистых песчаников позволила с высокой степенью корректности выделить несколько перспективных участков в ранге потенциальных рудных полей и проследить развитие продуктивной толщи верхнепермских отложений татарского яруса по площади исследований.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Карпузов, Александр Федорович, 1999 год

1. Бугаец А.Н., Вострокнутов Е.П., Вострокнутова А.И.,- Система представления знаний для решения прогнозных геологических задач,- Сб. " Научно-технический прогресс в геологии",- М., СЭВ.-1987.-с.80-85.

2. Бугаец А.Н., Вострокнутов Е.П., Вострокнутова А.И. Применение экспертных систем в геологическом прогнозировании - М., ВИЭМС.-1986.-с.60.

3. Введение в ГИС. Под. Редакцией Берлянта А.М. М.- Дата +. - 1997.

4. Войновский A.C., Галецкий Л.С., Мануэл Ж.В. Роль структуры фундамента вминерагении кимберлитов и ультраосновных щелочных пород и карбонатитов Анголы.-Тезисы докл. Международной конференции " Глубинное строение литосферы",- Киев,-1996.-С.88-90.

5. Войновский A.C., Галецкий Л.С., Мануэл Ж.В. Рудоносность анортозит-рапакиви-гранитной формации плутона Кунене.// Геол. Журнал - 1996,- № 3-4,- с. 129-131.

6. Геодинамика и металлогения Урала.// под ред. В.А.Коротеева,- Свердловск,- Уро АН СССР,- 1991.

7. Геоинформационные системы. Обзорная информация,-М.-ЦНИИГАиК,- 1992.

8. Дюков A.B., Яковлев В.И. Общие поиски стратиформных месторождений меди в Предуральском краевом прогибе - Оренбург,- 1989.

9. Карпузов А.Ф., Котельников Е.И., Мецнер Д.Б. ГИС ПАРК глазами геологов.// Информ. Бюллетень ГИС-Ассоциации,- 1997- № 3,- с.31, 47.

10. Карпузов А.Ф., Серакуров Ю.Н., Ставцев А.Л.,Мурахин A.A. Технология выделения перспективных площадей по данным космического зондирования. А. С. № 331762 зарегистрировано в Госреестре изобретений СССР 1 ноября 1991 года .

11. Карпузов АФ, Морозов А.Ф., Москаленко З.Д., Жуков Р.А.-Региональные геологические данные информационно-логическая основа ГБ ЦГИ. //Разведка и охрана недр, - 1995,- № 10,-с,33-35.

12. Карпузов А.Ф., Морозов А.Ф. -Геологическое картирование и географические информационные системы.// Отечественная геология,- 1995,- № 11,- с.3-7.

13. Карпузов А.Ф., Черемисина E.H. Прикладные информационные системы при решении задач геокартирования и прогноза полезных ископаемых.// Разведка и охрана недр,- 1997,- № 6,- с. 23-24.

14. Карпузов А.Ф., Костяков B.C., Рыбалкина Н.И.- Система государственного информационного обеспечения недропользования. В сб." Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес."- М.,- ГИС - Ассоциация,- 1997.

15. Карпузов А.Ф., Костяков B.C., Морозов А.Ф., Ротфельд И.С.- Геологическое картирование, цифровые базы данных и компьютерные технологии составные звенья единой информационной системы недропользования России. - М., - ГИС-Обозрение,-1997,-№2,- с. 60-61.

16. Karpuzov A., Morozov A., Putinsev V., Strelnicov S., Starchenko V,- Organization structure and strategy of geological mapping in Russia. 18 International Cartographic Conference.-Stockholm. Sweden, - 1997,- p.227-230.

17. Карпузов А.Ф., Морозов А.Ф., Кочетков М.В. Стратегия современного развития геологического картографирования. //Разведка и охрана недр,- 1998,- № 6,- с. 5-7.

18. Карпузов А.Ф. Компьютерная картография в региональном изучении недр - Тезисы докл. в сб. " 5 Всероссийское Совещание по компьютерным технологиям" -Ессентуки, - 1998,- с.7-13.

19. Кривцов А.И., Нарсеев В.А,- Геологоразведочный процесс и прогнозно-поисковые комплексы.// Сов. Геология,- 1987,- № 1, с. 17-27.

20. Критерии прогнозной оценки территорий на твердые полезные ископаемые.-Л.,-Недра,-1986.

21. Козлов Е.И., Хохода Т.А. Отчет по результатам поисков месторождений медистых песчаников, проведенных Каргалинской партией в 1962-63 г.г.- Оренбург,- 1964.

22. Кулева Г.В. Верхнеказанские и татарские континентальные отложения южной части Предуральского краевого прогиба,- Саратов,- СГУ,-1975.

23. Кулева Г.В. Континентальные казанские отложения восточной части Предуральского краевого прогиба в пределах Оренбургского Приуралья.- Вопросы геологии Южного Урала.- 1974,-вып.29,-ч.1

24. Камалетдинов М.А. Покровные структуры Урала,- М.,- Наука,- 1974.

25. Марченко В.В., Межеловский Н.В., Немировский Э.А. -Компьютерный прогноз месторождений полезных ископаемых,- М.,- Недра,- 1990.

26. Наркелюн Л.Ф., Салихов В.С., Трубачев А.И. Медистые песчаники и сланцы Мира. -М.,-Недра,- 1983.о2

27. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта - М.,- Радио и Связь,-1985.

28. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала.- 1У Уральское межведомственное стратиграфическое Совещание,- Свердловск,-1990/ Екатеринбург,-1994. ^

29. Пнев ВП, Полозова А.Н. Опорные разрезы и стратотипы основных подразделений нижней перми Южного Урала - Л.,-1970.

30. Попов Э.В. Экспертные системы: решение неформальных задач в диалоге с ЭВМ -М., - Наука,- 1987.

31. Построение экспертных систем,- под ред. Ф.Хейеса-Рота, Д.Уотермана, Д.Лената.-М.,- Мир,- 1987.

32. Распознование образов : состояние и перспективы,- под ред. К.Верхагена, Р.Дейн, Ф.Гун.- М.,- Радио и Связь,- 1985.

33. Пучков В.Н., Иванов К.С.- Новые данные по тектонике Урала// Геотектоника,- 1987,-№ 2,-с.24-34.

34. Руженцев В.Е. Нижнепермские аммониты Южного Урала,- М.,- ПИН,- 1956,- т.60.

35. Руженцев В.Е. Ассельский ярус Пермской системы // Докл. АН СССР,- 1954,-№6,-т.99.

36. Рудные месторождения и физические поля Урала Ред. К.К.Золоева,- Екатеринбург, -1996.

37. Рундквист Д.В., Рундквист И К " Металлогения на рубеже столетия.// Вестник

38. РАН,- 1994,- т.64, № 7,-с.588-605.

39. Скрипченко Н.С. Прогнозирование месторождений цветных металлов в осадочных породах,- М.,- Недра,- 1989.

40. Стратифицированные месторождения меди СССР,- Л.,-Недра,- 1973.

41. Термины и понятия, используемые при прогнозно-металлогенических исследованиях,- под ред. Кривцова А.И., Терентьева В.М.- С.-Петербург,-ВСЕГЕИ,-1991. 50.Овчинников Л.Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала,- М.,-Геоинформмарк,- 1998.

42. Щеглов А.Д. Основные проблемы современной металлогении. Вопросы теории и практики,- Л.,-Недра,-1987.

43. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Зуев В.М.- История алмаза,- М.,- Недра,- 1997.

44. Хоггер К Введение в логическое программирование - М.,-Мир,- 1988.if

45. Hawthorne I B. Model of Kimberlite pipe - Phys.Chem.Earth,-1975,- № 9,-p. 1-15.