Выявление информативных признаков распространения кимберлитовых тел Восточной Сибири и сейсмогенных структур Горного Алтая на основе обработки дистанционных данных в авторской программе "Lineament" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.35, кандидат геолого-минералогических наук Загубный, Дмитрий Геннадьевич

• Загубный, Дмитрий Геннадьевич
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Загубный, Дмитрий Геннадьевич

Введение.

Глава I. Данные дистанционного зондирования и программное обеспечение (краткий обзор).

1.1. Основные типы космических снимков, используемые при геологических и геолого-прогнозных работах.

1.2. MODIS - снимки низкого разрешения.

1.3. LANDS AT - снимки среднего разрешения.

1.4. Характеристики спектральных диапазонов.

1.5. Программное обеспечение для обработки данных дистанционного зондирования

Глава 2. Программа Lineament для обработки дистанционных материалов.

2.1. Причины и принципы разработки программы.

2.2. Сетки.

2.3. Растровые данные.

2.4. Векторные данные

2.5. Поддержка программой Интернет-форматов цифрового рельефа.

Глава 3. Анализ растровых и векторных данных с помощью программы "Lineament"

3.1. Геологическое строение Попигайской структуры.

3.2. Анализ снимка "Modis".

3.3. Анализ цифрового рельефа.

3.4. Анализ результатов дешифрирования.

Глава 4. Использование цифрового рельефа для анализа неотектонического строения системы Чуйско-Курайской впадин Горного Алтая.

4.1. Геологическое строение Чуйско-Курайской зоны.

4.2. Обработка данных цифрового рельефа.

4.3. Полевые исследования.

Глава 5. Подпрограмма оценки информативности признаков для поисков месторождений полезных ископаемых.

5.1. Программная реализация оценки информативности признаков.

5.2. Использование программы Lineament для оценки информативности исходных данных и результатов дешифрирования относительно площадей проявления ким-берлитового магматизма на территории восточной Сибири.

A) Данные и объекты.

Б) Анализ цифрового рельефа.

B) Анализ речной сети.

Г) Анализ снимка "Modis".

Д) Анализ результатов дешифрирования.

Е) Выводы.

5.4. Выбор поисковых критериев и прогноз россыпной алмазоносности Приленского района.

Методика прогноза россыпей.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выявление информативных признаков распространения кимберлитовых тел Восточной Сибири и сейсмогенных структур Горного Алтая на основе обработки дистанционных данных в авторской программе "Lineament"»

Актуальность работы. Современные программные пакеты предоставляют широкие возможности для обработки космических и аэрофотоснимков, различной картографической и геофизической информации и позволяют проводить оперативное дистанционное исследование территории. Однако для реализации конкретной задачи необходимо доскональное знание этих программ и методов работы с ними. Обычно, возможностей одного пакета программ не хватает, и возникает необходимость использовать сразу несколько пакетов. В то же время, универсальность программного обеспечения обусловливает сложность реализации многих часто используемых преобразований. Стоимость этих программных пакетов довольно высока, в результате чего пользователю обычно доступны только отдельные из них. Поэтому разработка программы для решения конкретных тематических задач, связанных с обработкой снимков и результатов дешифрирования, в том числе и главным образом для решения геологических и геолого-поисковых задач, является актуальной.

Базы данных цифрового рельефа и космические снимки, имеющиеся в Интернете, содержат в себе огромную информацию, которую можно использовать при проведении неотектонических и прогнозно-поисковых исследованиях. Актуальность прогноза новых ким-берлитовых тел и алмазоносных россыпей в Западной Якутии несомненна. В связи с этим важна разработка программы оценки информативных признаков для оперативного создания разномасштабных прогнозно-поисковых моделей коренных и россыпных месторождений. Компьютерный прогноз районов распространения кимберлитовых тел, выполненный автором и опирающийся на анализ объективных данных дистанционного зондирования, позволяет по-новому оценить поисковые критерии, не зависящие от модельных научных представлений и неоднозначных трактовок структурного контроля кимберлитовых тел, предложенных разными исследователями.

Задача изучения активных разломов всегда являлась и остается актуальной, особенно в сейсмоопасных регионах, к числу которых относится и Горный Алтай. Применение, наряду с традиционными, новых методов изучения активных разломов важно для прогноза землетрясений.

Цель исследований. Провести автоматизированную обработку материалов дистанционного зондирования и цифрового рельефа в авторской программе Lineament с целью выявления информативных поисковых признаков для прогноза кимберлитовых тел и россыпей алмазов в Восточной Сибири и изучения новейшего строения и современной активности разломов Горного Алтая.

Задачи исследований:

• Разработка компьютерной программы, ориентированной на решение геологических, прежде всего, прогнозно-поисковых, структурно-геоморфологических и неотектонических задач и доступной для специалистов-геологов.

• Разработка, апробация и демонстрация алгоритма работы с материалами дистанционного зондирования на известном объекте, в качестве которого выбрана Попигайская структура.

• Изучение новейшего строения, активных разломов и сейсмогенных структур Чуйско-Курайской системы горных впадин Алтая на основе математической обработки цифрового рельефа и полевых исследований.

• Разработка и апробация программы оценки информативности признаков для оперативного создания разномасштабных прогнозно-поисковых моделей коренных и россыпных месторождений.

• Выявление информативных признаков для прогноза кимберлитовых тел в Восточной Сибири.

• Выбор поисковых критериев и прогноз россыпной алмазоносности Приленского района Западной Якутии.

Научная новизна. Автором разработана компьютерная программа, позволяющая решать многие геологические задачи, связанные с обработкой данных дистанционного зондирования и цифрового рельефа. Программа оценки информативности признаков может использоваться для оперативного создания разномасштабных прогнозно-поисковых моделей коренных и россыпных месторождений. Она апробирована при прогнозировании кимберлитовых тел и алмазоносных россыпей на территории Восточной Сибири.

Обработка в программе цифрового рельефа (на примере районов Горного Алтая) позволяет объективно выделять разломы и линеаменты, определять их кинематику, оконту-ривать границы новейших впадин, устанавливать относительную интенсивность современных поднятий и прогибаний различных участков земной коры.

Практическая значимость. Автором выявлены информативные признаки для прогноза районов распространения кимберлитовых тел на территории Восточной Сибири, установлены неотектонические и структурно-геоморфологические поисковые критерии россыпной алмазоносности в Приленском районе Сибири. Выявление активных разломов и линеаментов необходимо при сейсмическом районировании и прогнозе землетрясений. Программа Lineament доступна специалистам-геологам.

Защищаемые положения

1. Алгоритм работы с материалами дистанционного зондирования в авторской программе "Lineament" включает: 1) подготовку изображений и векторных данных для экспертного анализа и дешифрирования; 2) обработку данных дешифрирования — линеаментный анализ; 3) оценку информативности признаков и построение прогнозной модели.

2. Получаемые при программной обработке цифрового рельефа количественные параметры позволяют дифференцировать современный рельеф по типам (эрозионный, аккумулятивный, эрозионно-аккумумятивный), а также выполнять первичное ранжирование разломов и линеаментов по степени их активности на современном этапе.

3. Оценка информативности признаков проводится на основании анализа положения объекта на поле признака путем анализа их гистограмм. Построения прогнозных моделей выполняется за счет сложения сеток полей информативных признаков. Программа оценки информативности признаков обеспечивает оперативное создание разномасштабных прогнозно-поисковых моделей коренных и россыпных месторождений.

4. При программной обработке дистанционных данных выделен ряд информативных признаков распространенности кимберлитового магматизма Восточной Сибири: гипсометрическое и морфологическое положение района, степень расчлененности рельефа, плотность и анизотропность линеаментной сети.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных конференциях «Новые идеи в науках о Земле» (РГГРУ, 2003 - 2007); Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (Алмазы-50) в С-Пб., 2004; на первой международной конференции "Земля из космоса. -наиболее эффективные решения" (М. Инж.- тех. Центр Скан - Экс., 2003); XXXIX и XL Тектоническом совещании (2006 и 2007) и опубликованы в открытой печати.

По теме диссертации опубликованы 17 работ, в том числе 9 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций.

Фактический материал. В основу работы положены многолетние исследования автора по данной проблеме. Основные дистанционные материалы - снимки и цифровой рельеф — получены из открытых источников в Интернете и обрабатывались только в авторской программе. Проведены дешифрирование и автоматизированная обработка огромного количества разнородной информации: космических снимков Landsat и Modis, цифрового рельефа, речной сети. Данные о положении кимберлитовых тел получены автором во время работы в Амакинской и Ботуобинской экспедициях АК «АЛРОССА».

Изучение новейшего строения и современной тектонической активности территории Горного Алтая проводилось с помощью дистанционных методов и в полевых условиях в составе экспедиции ГИН РАН в 2005-2006 г. Повышенный интерес к неотектоническому строению Горного Алтая вызвало Бельтирское землетрясение 2003 года. Кроме анализа различных геологических, неотектонических и сейсмологических опубликованных материалов, использовались данные об очагах землетрясений, имеющиеся в свободном доступе.

В целом автор в большой степени использовал дистанционные и литературные данные, имеющиеся в Интернете.

Структура и объем. Диссертация состоит из 5 глав, введения и заключения общим объемом 185 е., содержит 164 рис, в том числе 150 авторских. Список литературы насчитывает 129 литературных источников и 21 интернет-ссылку. Первая глава посвящена краткому обзору данных дистанционного зондирования и программному обеспечению. Во второй главе «Программа Lineament для обработки дистанционных данных» приводится краткое описание разработанной автором программы, рассматриваются основные преобразования и фильтрации, выполняемые с сетками данных, растровыми и векторными материалами, приводится краткое описание поддерживаемых программой Интернет-моделей цифрового рельефа и способов работы с ними. В третьей главе на примере Попигайской структуры рассмотрены возможности программы для поиска и выделения кольцевых структур на основании дешифрирования снимков и цифрового рельефа. В четвертой главе изложены возможности обработки цифрового рельефа с целью изучения новейшего строения системы Чуйско-Курайских впадин и результаты полевых исследований сейсмогенных разломов. В пятой главе рассмотрены вопросы программной реализации оценки информативности признаков, приведены данные использования программы Lineament для оценки информативности исходных данных и результатов дешифрирования относительно площадей проявления кимбер-литового магматизма на территории восточной Сибири, а также дан прогноз россыпной ал-мазоносности на северо-востоке Сибири.

Методика исследований. В соответствии с задачами, решаемыми в диссертационной работе, автором разрабатывалась программа для обработки дистанционных данных и цифрового рельефа. Изучение особенностей новейшего строения территории Восточной Сибири и Чуйско-Курайской зоны горного Алтая проведено на основе тематического дешифрирования топографических карт и цифрового рельефа GTOP030, DTM и SRTM, космических снимков «Modis» и «Landsat» и их преобразований, с применением ГИС-технологий.

Итоговые материалы представлялись в программе Arc View или непосредственно в программе Lineament. При подготовке иллюстраций использовались также программы АгсМар, AdobePhotoshop и CorelDRAW. Работы по территории Горного Алтая выполнялись в два этапа: на первом проводилось тематическое дешифрирование космоснимков и цифрового рельефа; на втором - полевые исследования (в составе экспедиции ГИН РАН). Изучались особенности геологического строения, разрывная тектоника, районы проявления сейсмодис-локаций. Детальные участки были закартированны с применением GPS-технологии, в том числе три участка сейсмодислокаций, возникших в результате землятресения 2003 года.

Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю профессору Н. И. Корчугановой за постоянное и неустанное внимание, неподдельный интерес, ценные советы в процессе работы и за долготерпение и удивительную выдержку в общении с автором; доктору геолого-минералогических наук Н.В.Межеловскому, доктору геолого-минералогических наук В.И. Пахомову, кандидату геолого-минералогических наук А.И. Ко-журину и доктору геолого-минералогических наук В.Г.Трифонову за полезные замечания и советы, а также всем, кто своей поддержкой и содействием способствовал написанию диссертации. Отдельную благодарность хотелось бы выразить Н.Н. Говоровой за помощь в обработке материалов, тестирование авторской программы, совместные полевые работы, постоянное внимание и помощь на всех этапах работы.

Заключение диссертации по теме «Геоинформатика», Загубный, Дмитрий Геннадьевич

Е) Выводы:

При обработке дистанционных данных и схем линеаментов выявлены признаки, которые могут считаться информативными для анализа распространенности кимберлитовых тел Западной Якутии:

• большинство районов кимберлитового магматизма располагается па одном гипсометрическом уровне и находится на границе современных поднятий и впадин;

• палеозойские трубки тяготеют к наиболее расчлененным областям рельефа, в то время как мезозойские занимают промежуточное положение;

• выделяется интервал 1-го канала снимка «Modis», маркирующий основные области распространения кимберлитов;

• области сгущения линеаментов имеют высокую степень совпадения с областями распространения палеозойских трубок;

• анизотропность линеаментной сети является отрицательным признаком, и трубки тяготеют к изотропным областям;

• кимберлиты мезозойского и палеозойского возраста имеют различный структурный контроль, что зачастую отражается в различных информативных интервалах.

Выделенные информативные признаки могут быть связаны с особенностями геологического строения и кимберлитоконтролирующими структурами. На основании выделенных информативных признаков автором составлены предварительные прогнозные модели распространения для кимберлитов палеозойского и мезозойского возраста, и для всех кимберлитовых тел (рис. 5.37).

Рис. 5.37. Прогнозная модель (I — для палеозойских; 2 - мезозойских; 3 - кимберлитов всех возрастов) составленная по дистанционным данным при помощи выделения информативных интервалов. Условные обозначения: а — прогнозная шкала (вероятность нахождения кимберлитовых тел увеличивается слева направо); б - выходы кимберлитов.

Надо отметить, что наибольшая информативность поля прогнозной модели наблюдается для мезозойских трубок (Кин=7.2 для 87% трубок), средняя для всех трубок (Кип^б. I для 74% трубок), и наименьшая для палеозойских {Кин=2.5 для 96% трубок). Это вполне закономерно, так как исследуются поля дистанционных данных отражающие современное состояние местности. Образование мезозойских 1рубок наименее оторвано по времени от современного, и логично ожидать, в первую очередь, выраженность этого этапа кимберлитообразования. Увеличение информативности поля прогнозной модели, относительно информативности исходных полей, косвенно подтверждает ее достоверность. В случае использования для прогноза неинформативных полей или же небольшого количества объектов информативность итогового прогноза становится меньше, что было неоднократно подтверждено экспериментально.

Из прогноза может быть дополнительно выведена часть территории, перекрытая значительным чехлом посткимберлитовых отложений и складчатая область Верхоянского хребта. Модель может корректироваться в зависимости от значимости того или иного признака или за счет включения в нее новых информативных полей. Вероятно, больший интерес представляет анализ дистанционных данных на детальных участках в комплексе с геофизическими и геологическими данными и основанный на более точных знаниях о местоположении кимберлитов.

Рис. 5.38. Принципиальная блок-схема построения прогнозной модели.

На рисунке (рис. 5.38) приведена принципиальная блок-схема построения прогнозной модели по различным типам дистанционных данных, одним из примеров применения которой служит описанный выше прогноз кимберлитового магматизма. Допускается многовариантность построения прогнозной модели. Непременным условием служит программная оценка информативности и выделение информативных интервалов. Возможность экспертной оценки значимости признака позволяет внести коррективы в итоговую прогнозную модель. Несомненным является то, что в результате таких исследований, выявляются новые информативные признаки и отбраковываются неинформативные.

Защищаемое положение

При программной обработке дистанционных данных выделен ряд информативных признаков распространенности кимберлитового магматизма Восточной Сибири: гипсометрическое и морфологическое положение района, степень расчлененности рельефа, плотность и анизотропность линеаментной сети.

5.4. Выбор поисковых критериев и прогноз россыпной алмазоносности Прилеи-ского района.

Известно, что для формирования россыпей алмазов основную роль играют наличие коренного источника и/или промежуточного коллектора, геолого-структурное строение района и неотектонические деформации [10, 49, 55, 57, 60, 107]. Наличием высоких содержаний алмазов в россыпях обычно определяется и стратегия поисковых работ на коренные месторождения алмазов.

На северо-востоке Сибирской платформы, где до сих пор не обнаружены коренные источники алмазов, находятся многочисленные, в том числе промышленные аллювиальные россыпи [9]. Промышленной алмазоносностью здесь характеризуются прибрежно-морские отложения триаса, аллювиальные отложения неоген-раннечетвертичного и четвертичного возрастов [27, 111]. Формирование их происходило за счет перемыва промежуточных коллекторов, особенно интенсивного, по данным Граханова [28, 29, 30, 31], в неоген-четвертичное время. Известные россыпи протягиваются на многие десятки километров, содержания алмазов в них распределены неравномерно. Замечено, что пространственное положение россыпей часто контролируется зонами сопряжения положительных и отрицательных структур как крупных, так и высоких порядков, имеющих длительное унаследованное развитие. В связи с высокой миграционной способностью алмазов при формировании россыпей существенная роль принадлежит локальным структурам-ловушкам [60].

Наиболее эффективно применение материалов дистанционного зондирования при поисках аллювиальных россыпей и, прежде всего для выявления структурно-геоморфологических и неотектонических критериев их поисков [25, 40, 50, 113].

Зоны обогащения аллювия алмазами могут быть непосредственно связаны с размывом источников питания и/или быть обусловлены литодинамикой потока при пересечении различных морфоструктур. Как отмечается в [107], для поисков алмазоносных россыпей, связанных с промежуточными коллекторами (т.е. для месторождений, характеризующихся наиболее высокосортными алмазами), и особенно для древних и погребенных, эффективная методика отсутствует, и поиски россыпей в основном базируются на применении крупнообъемного опробования.

Приленский район, в котором известны россыпи алмазов, расположен в северо-восточной части Сибирской платформы на Лено-Оленекском междуречье в пределах северо-восточной части Средне-Сибирского плоскогорья, представляющего собой расчленённое низкое денудационное плато. Он входит в Приленскую алмазоносную субпровинцию (зону) протяженностью до 1500 км, которая протягивается по восточному обрамлению Сибирской платформы и занимает восточный склон Анабарской антеклизы, Предверхоянский прогиб и частично Хараулахский антиклинорий. З

100 150 200 250 300 350. aJ г

2йв

7 В

Рис. 5.39. Новейшие структуры Прнленского района (составлено Н.И. КорчугановоЙ).

1 - структурно-орографическнс формы и суммарные амплитуды конэрозионных поднятий, м, 2 -границы новейших структур района первого порядка, 3 - лннеаментная зона, отражающаяся глубинный разлом древнего заложения, 4 - лннеаментная зона - предполагаемый разлом фундамента (флексура) в области сочленения Анабарской антеклнзы и Приверхоянского прогиба, 5 —зоны разрывов Мерчимленского поднятия : а-продольные, б — секущие, 6- внутриблоковые малоамплитудные разрывы и зоны трещиноватостн, 7-9 - орографически проявленные концентрические структуры них луговые элементы: 7 -Беечименская, 8 - крупные (в тексте ), 9 мелкие.

Изучение новейшего структурного плана Приленского района (рис. 5.39) позволяет сделать некоторые выводы [40, 55]:

1. Новейшими структурами Приленского района первого порядка являются Оленекский свод и Мерчимденское валообразное поднятия общего северо-восточного простирания, разделенные Кютюнгдинским грабеном и соединенные Беечименской син-формой. На юго-востоке поднятия граничат с Предверхоянским прогибом. Борт прогиба, сложенный палеозойскими и юрскими отложениями, втянут в неоген-четвертичное время в слабое воздымание, формируя Молодовскую моноклиналь. В зоне сочленения Мерчимденского поднятия и Предверхоянскорго прогиба выявляются малоамплитудные четвертичные поднятия.

2. Среди новейших сводовых и разрывных структур выявляются как наложенные, так и унаследованные по отношению к докайнозойским структурам фундамента и платформенного чехла. Оленекский новейший свод наследует Сололийское поднятие фундамента и чехла, тогда как Мерчимденское валообразное поднятие северовосточного простирания наложено на Оленекское и Муна-Тюнгское поднятия и Би-ректинскую впадину. Новейшие структуры высоких порядков - северо-восточное окончание Мерчимденского поднятия, в пределах которого открыты кимберлитовые трубки, - в целом наследует Куойско-Далдынское поднятие, однако полностью не согласуется с простиранием древней структуры.

3. Региональные разломы фундамента реанимированы на новейшем этапе. По некотором из них устанавливаются значительные амплитуды вертикальных тектонических движений (Северо- Южно- и Средне-Кютюнгдинский, Сарынах-Эекитская субширотная зона, к которой приурочен широтный отрезок р. Оленек), другие (Могдин-ский глубинный разлом северо-восточного простирания, выявленный по геофизическим данным [26] ) проявлены в новейшей структуре диаклазами. В новейшем структурном плане проявлены также концентрические структуры: Беечименская, Толу-опская, Далдынская и Салабынская.

4. Морфология, простирание, асимметричное строение Мерчимденского и поднятий высоких рангов (Приленский блок и малоамплитудные локальные поднятия в пределах Молодовской моноклинали) и кинематика региональных разломов в неоген-четвертичное время позволяют предполагать формирование новейших структур в условиях латерального сжатия (возможно, косо ориентированного) со стороны Верхоянского хребта.

Формирование рельефа и морфологического становления новейших структур происходило стадийно Новейшая тектоническая активизация, проявившаяся в Прилен-ском районе предположительно в миоцене, проявилась поднятием и расчленением предконэрозионной динамической поверхности выравнивания, которая в современном рельефе сохранилась фрагментарно. Прерывисто-непрерывное воздымание в течение неогена-квартера и экзогенные процессы обусловили формирование ярусного рельефа. Эта ярусность проявлена слабо заметно, что объясняется как малыми амплитудами поднятий, так и положением Приленского района в области сочленения с Предверхоян-ским прогибом. Но эта стадийность становления новейших структур в рельефе определила области размыва, пути транспортировки обломочного материала и его аккумуляции.

Плиоцен-четвертичная активизация новейших тектонических движений, приведшая к формированию современного рельефа и новейших структур Приленского района, обусловила перестройку речной сети, формирование частных структур на пути транспортировки аллювиального материала и локальных участков, наиболее благоприятных для формирования россыпей.

Проведенные разномасштабные исследования позволяют провести анализ пространственного положения россыпей алмазов и аномально повышенных концентраций минералов-спутников алмазов в аллювии современных рек с новейшими структурами.

Формирование современных алмазоносных россыпей Приленского района предопределено историей геологического и геоморфологического развития. Известно, что распределение и концентрация алмазов в россыпях находится в прямой зависимости от коренного источника и/или промежуточных коллекторов и степени их размыва, геоморфологии речных долин и тектонических движений, синхронных этапам формирования алмазоносного аллювия [52, 55, 96]. В Приленском районе известны россыпи дальнего сноса и переотложения из промежуточных слабоалмазоносных коллекторов, имеющих широкое площадное распространение [2]. Промежуточными коллекторами в Западной Якутии являются прибрежно-морские, прибрежно-озерные и аллювиальные отложения средне - верхнепалеозойского и преимущественно нижне - среднемезозой-ского возраста.

Современные россыпи на северо-востоке Сибирской платформы сформированы за счет перемыва промежуточных коллекторов; особенно интенсивный перемыв, по данным Граханова [29, 31], происходил в неоген-четвертичное время. Неоген - нижнечетвертичные отложения имели большую мощность и широкое распространение и в настоящее время сохранились на водоразделах и в переуглубленных эрозионно-карстовых формах в днищах современных долин. Площади распространения этих осадков, так называемых «водораздельных галечников», контролируют промышленную ал-мазоносность [28]. Известно, что на накопление алмазов в аллювии влияют геологическое строение плотика (закарстованность, трещиноватость и пр.) и гидродинамика потока в связи с экзогенными факторами. Но эти аспекты в данной работе не рассматриваются.

В Приленском районе известны современные россыпи алмазов в долине рек Молодо (2 - Молодо, 3 - Среднее Молодо, 4 - Верхнее Молодо), Далдын (5), Ыры-Юрях (6), Чорбох (7) (рис. 5.43) и др.

По данным Минорина [96], промышленная россыпь среднего течения р.Молодо сформирована преимущественно в русловом аллювии, реже распространяется на часть поймы реки. Продуктивный плат залегает на ровном или слабо волнистом карбонатном кембрийском или песчаном пермском плотике. Мощность песков -0,3-3 м, торфов - в среднем 0,7 м. При увеличении мощности аллювия содержание и крупность алмазов уменьшается, что является характерной чертой инстративного аллювия (рис. 5.40). Присутствие в россыпях рек Далдын и Молодо неизношенных алмазов кимберлитового типа свидетельствует, по мнению [28], о происхождении их за счет частичного размыва традиционных алмазоносных кимберлитов среднепалеозойского или мезозойского возрастов.

J, ur w я,к

H.u in

90 80 70 0 » « M d,ur

Восточный ежлоы Ляабар с ко й антекмизы

ООЙГ --- Предаерютский прогиб

OMOS —1

0MI1 |--о№Ы------

Btpittt Uaiaia ■ j< — tiC/ihiiMtnU---ji Ueteie-)j<-

HnxMtUtiiit

100 // ■, »

10

70 Я Я

40

Рис. 5.40. Изменчивость (тренды) алмпзоносносги ii мощности аллювия но протяженности россыпп р. Молодо [28].

1 - по наблюденным точкам, 2 - по сглаженным значениям; d - средняя масса, п - количество алмазов, С-содержание, т - мощность аллювия, Я-продольный профиль рельефа;

0,0004-0,0012-уклоны продольного профиля, м/м

Долина р. Молодо в среднем течении приурочена к зоне сочленения Анабар-ской антеклизы и Предверхоянского прогиба — крупных долгоживущих положительной и отрицательной тектонических структур. В этой зоне в новейшем структурном плане фиксируется линеаментная зона, которая интерпретируется как разломная или флек-сурно-разрывная зона фундамента. Такое структурное положение участка может являться региональной тектонической предпосылкой поисков как погребенных, так и современных россыпей.

В среднем течении современная долина р. Молодо является унаследованной от плиоценовой палеодолины (отложения которой экспонированы в современном рельефе на абсолютных отметках ~ 200 м на правом борту реки) и наиболее древнего заложения (здесь развиты пятая и четвертая надпойменные террасы эоплейстоценового возраста, отсутствующие в других долинах района).

Структурно-геоморфологическое строение этого участка неоднородно. В плейстоцене в зоне сочленения новейших структур первого порядка в рельефе проявились локальные поднятия, которые вместе формируют структуру северо-восточного простирания, служившую преградой на пути стока вод р. Барка, Салабын и др. В аллювии этих рек на участках пересечения ими молодых поднятий установлены ореолы аномально повышенных концентраций минералов-спутников алмаза.

В связи с высокой миграционной способностью алмазов локальным структурным ловушкам обычно отводится значительная роль в формировании россыпей. Р. Молодо в среднем течение также пересекает локальное поднятие, которое отражено в геоморфологическом строении долины. На этом отрезке долины находится промышленная россыпь Молодо. Более высокие содержания алмазов в этой русловой россыпи приурочены к участку, расположенному в пределах локального четвертичного поднятия и зоне сочленения его с локальной впадиной, расположенной ниже по течению, в которой установлено низкое содержание алмазов в аллювии. «Пики» содержания алмазов на участке Верхнее Молодо совпадают с местами пересечения долиной разрывных нарушений и зон трещиноватости, являющихся ловушками.

Таким образом, на формировании промышленной россыпи р. Молодо повлияли тектонические и палеогеоморфологические обстановки неогена-квартера:

1) приуроченность к зоне сочленения положительной и отрицательной долгоживущих региональных тектонических структур;

2) наличие локального поднятия на пути транзита обломочного материала;

3) наследование плиоценовой прадолины;

4) длительная (с эоплейстоцена) история формирования современной долины.

Не исключено, что в формировании россыпей р. Молодо основная роль принадлежала древней россыпи, которая была размыта и переотложена в благоприятной структурной обстановке плиоценовой, а затем четвертичной долинами [96].

При выборе поисковых критериев и прогнозе россыпной алмазоносности в Приленском районе нами рассматривались исключительно неотектонические и структурно-геоморфологические (рис. 5.41) и рассчитывались в программе Lineament.

Методика прогноза россыпей.

Для прогнозирования вероятностного положения алмазоносных россыпей использовалась методика компьютерного расчета сеток по признакам, выделенным экспертом. Экспертом Н. И. Корчугановой на основании специализированного дешифрирования топокарт, цифрового рельефа, космоснимков были выделены различные признаки благоприятные для локализации россыпей. По методике обработки их можно разделить на две группы. Первая - площадные признаки, выделенные экспертом в виде полигональных тем. Вторая - зоны и разломы, отображенные в линейных темах. Всего было выделено 8 линейных и 3 полигональных признака (рис. 5.41).

10 0 10 20 ЭО 40 50км

Рис. 5.41. Неотектоннческне и структурно-геоморфологические критерии поисков россыпей в

П риле не ком районе.

Для расчета прогноза была выбрана сетка с расстоянием между точками 250 метров. Вес каждого признака был выбран равным единице, то есть значение в точке сетки могло быть равно либо 0 — признак не присутствует, либо 1 — признак присутствует. Для полигональных тем рассчитывалось попадание точки сетки в полигон признака, для линейных наличие линии на удалении не более 500 метров - для мелкомасштабной карты (рис. 5.42) и 250 метров - для крупномасштабной (рис. 5.43). Сетки признаков суммировались и по полученной сетке строились изолинии. Совпадение на площади 3-ех признаков расценивалось как малоперспективное, 4-ех как возможно перспективное, 5-ти как перспективное, 6-ти и более как наиболее перспективное. Надо отметить, что наблюдается хорошее совпадение мест находок россыпных алмазов и ореолов распространения минералов спутников с приведенными прогнозными картами (рис. 5.43). Линейные структуры района кодировались в виде: а) разломов, которые пересекаются рекой (поперечные), разделенные на две категории: региональные и локальные, и б) разломов, разрабатывающихся реками (согласные). Важным, на наш взгляд, критерием является наличие локального поднятия или впадины (без разрывных ограничений), которые пересекаются рекой. Соотношение современных водотоков и прадолин является одним из главных поисковых критериев. Выделены — а) современные долины, наследующие плейстоценовые и более древние долины, б) современные долины, пересекающие плейстоценовые и более древние долины. Отдельно выделена наиболее древняя (эоплейстоценовая) часть долины р. Молодо. В качестве дополнительного критерия учтены концентрические структуры, разделенные по размерам на два класса. Водотоки ранжировались так же на два класса. К первому классу отнесены р. Молодо и Далдын.

10 О 10 20 30 40 50км

1 2 3

Рнс. 5.42. Карта-схема перспективных участков для образования россыпей алмазов (по неотектоническим и структурно-геоморфологическим критериям) в Приленском районе.

1-4 степень перспективности участков (1 - малоперспективные, 2 - умеренноперспективные, 3 перспективные, 4 -высокоперспективные). f5 • 7

Рис. 5.43. Карга-схема перспективных участков для образования россыпей алмазов (но неотектоническим и структурно-геоморфологическим критериям) в Далды но-Сред немолодо в с ком районе

1-4 степень перспективности участков (1 - малоперспективные, 2 - умеренноперспектнвные, 3 -перспективные, 4 -высокоперспективные), 5 - современная россыпь Молодо, 6 - ореолы аномально повышенных концентраций минералов-спутников алмазов, 7 - находки шлиховых алмазов. Цифрами на рисунке указаны современные россыпи алмазов в долинах рек: 2-4 - Молодо (2 - Молодо, 3 - Среднее Молодо, 4 - Верхнее Молодо), 5 - Далдын, 6 - Ыры- Юрях, 7 - Чорбох.

Наиболее информативными оказались неотектонические критерии - разломы и локальные структуры с безразрывными границами, которые пересекаются реками, -это ловушки разгрузки и подпруживания, и палеогеоморфопогические (взаимоотношение современных и палеодолин).

Результаты проведенных исследований убеждают, что неотектонические критерии при поисках россыпей являются основными. Россыпи являются уникальными в отношении возможности их прогнозирования с использованием дистанционных методов. Тематическое дешифрирования аэрокосмоснимков и топографических карт позволяет изучать разновозрастные комплексы денудационного рельефа и их относительный возраст, устанавливать перестройку речной сети и изменения областей размыва и сноса, выявлять участки долин, где более всего вероятна концентрация полезного компонента (структурные ловушки), и тем самым определять стратегию наземных поисковых работ и, в первую очередь, места отбора шлиховых проб.

Отдельно хотелось бы подчеркнуть оперативность получения прогнозно-поисковых карт в программе [51, 53, 54, 55] Lineament по выбранным критериям.

Защищаемое положение

Оценка информативности признаков проводится на основании анализа положения объекта на поле признака путем анализа их гистограмм. Построения прогнозных моделей выполняется за счет сложения сеток полей информативных признаков. Программа оценки информативности признаков обеспечивает оперативное создание разномасштабных прогнозно-поисковых моделей коренных и россыпных месторождений.

Заключение.

Разработанная автором программа предназначена для облегчения процесса тематической геологической обработки дистанционных данных. Включает в себя большой комплекс процедур и функций для обработки снимков, цифрового рельефа, геофизических и геохимических полей, линеаментного анализа. Позволяет оперативно провести дистанционное изучение территории, выделить из всего комплекса полей признаков лишь те, которые могут контролировать искомые объекты, и, основываясь на них, создать компьютерною прогнозную модель. Программа может использоваться для различных типов геологических объектов и характеристик местности. Она постоянно модернизируется и совершенствуется под конкретные геологические задачи, появляются дополнительные модули и возможности обработки данных.

При рассмотрении выраженности Попигайской структуры в дистанционных данных были рассмотрены различные алгоритмы обработки линеаментной сети, снимков и цифрового рельефа. Показано, что дистанционные исследования, производимые в программе, позволяют выявить некоторые скрытые особенности строения, получить дополнительные данные в пользу той или иной гипотезы происхождения структуры.

По различным преобразованиям цифрового рельефа Чуйско-Курайской зоны Горного Алтая, удается объективно выделить области денудации и аккумуляции, оконтурить впадины, разделить разломы и линеаменты на активные и пассивные на современном этапе. Подобное изучение позволяет выявить участки наиболее интересные для дальнейших полевых исследований.

Рассмотренные на примере Восточной Сибири прогнозные исследования на локализацию кимберлитовых тел по дистанционным данным позволяют выделить ряд новых признаков и критериев для их поисков. Например, исследование цифрового рельефа указывает на приуроченность трубок разного возраста к границам длительно развивавшихся поднятий и впадин, часть из которых продолжает развиваться на новейшем этапе и находит отражение в современном рельефе. Итоговая прогнозная модель может и должна корректироваться при выявлении новых информативных признаков. Эти исследования имеют, кроме прикладного, также методическое значение. Зачастую прогнозные построения основаны на определенной модели формирования объекта поисков. Главное отличие описанного метода состоит в использовании объективных характеристик местности и проверки их информативности для конкретного типа объекта. Рассмотренная методика делает невозможным использование признаков не являющихся информативными и позволяет избежать субъективного подхода.

Прогноз россыпной алмазоносности Приленского района, основанный на выделенных экспертом признаках, подтвердил высокую значимость неотектонических критериев при поисках россыпей и возможность их уверенного прогнозирования с использованием дистанционных методов.

Публикации по теме диссертации:

1. Корчуганова Н.И, Загубный Д.Г, Нгуен Динь Лунг. Космогеологические исследования при поисках золоторудных месторождений в центральном Вьетнаме//Сб. тезисов первой международной конференции "Земля из космоса - наиболее эффективные решения". М. Инж.- тех. Центр Скан - Экс. 2003. С. 141-142.

2. Загубный Д.Г., Серокуров Ю.Н., Корчуганова Н.И. Использование материалов космического зондирования при прогнозировании россыпей// Сб. тезисов первой международной конференции "Земля из космоса — наиболее эффективные решения". М. Инж,- тех. Центр Скан - Экс. 2003. С. 137-139.

3. Корчуганова Н.И., Загубный Д.Г. Неоген-четвертичная тектоника Лена-Оленекского междуречья (Сибирская платформа) и ее влияние на россыпную алма-зоносность// Изв. Вузов, геология и разведка, 2003. №5. С. 3-7.

4. Загубный Д.Г., Калмыков И.В. Виды космических съемок и компьютерные программы, используемые для анализа дистанционной информации при прогнозе месторождений алмазов// Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (Алмазы-50). С-Пб., 2004. С. 29-32.

5. Корчуганова Н.И, Лунг Н.Д, Загубный Д.Г. Структурно-тектоническкий контроль потенциально золоторудных полей района Куанг Нам - Да Нанг (Центральный Вьетнам) // Изв. Вузов, геология и разведка, 2004. № 2. С. 43—47.

6. Загубный Д.Г. Новая программа обработки векторных и растровых дистанционных материалов для ГИС // Исслед. Земли из космоса. 2004. № 5. С. 21-27.

7. Загубный Д.Г. Способы обработки цифрового рельефа программой "Lineament" // Исследование Земли из космоса. 2004. № 6. С. 30-58.

8. Говорова Н.Н., Загубный Д.Г. Использование цифровых моделей рельефа для анализа неотектонического строения территории (на примере района Чуйско-Курайской впадины Горного Алтая) // Научная конференция «Молодые - наукам о земле» М.:РГГРУ, 2005, С. 42-44.

9. Говорова Н.Н., Загубный Д.Г. Компьютерная обработка выявления особенностей неотектонического развития Чуйско-Курайской зоны (Горный Алтай) // "Материалы XXXIX Тектонического совещания", "Области активного тектогенеза в современной и древней истории Земли" М.ТЕОС, 2006, С. 56-57.

10. Говорова Н.Н., Загубный Д.Г. Использование цифровых моделей рельефа для анализа неотектонического строения территории (на примере района Чуйско-Курайской зоны Горного Алтая) //Исследование Земли из космоса, 2006, № 6, С. 10-21.

11. Говорова Н.Н., Загубный Д.Г. Современные и неотектонические деформации земной поверхности в горном обрамлении Чуйско-Курайской зоны (Горный Алтай)// "Материалы XL Тектонического совещания", Т. 1, М.: ГЕОС, 2007, С. 192-195.

12. Загубный Д.Г. Обработка дистанционных материалов и выделение информативных поисковых признаков кимберлитов Западной Якутии.// VIII Международная конференция "Новые идеи в науках о земле" М, 2007, Т. 1, С. 131-134.

13. Говорова Н.Н., Загубный Д.Г. Проявления современных и неотектонических разрывных дислокаций на Приполярном Урале.//УШ Международная конференция "Новые идеи в науках о земле" М., 2007, Т. 1, С. 77-80.

14. Головин А.А., Гущин А.В., Загубный Д.Г., Межеловский А.Д. Выделение новых перспективных площадей с использованием коэффициентов геохимической зональности// Разведка и охрана недр, 2007, № 2-3, С. 63-68.

15. Корчуганова Н.И., Межеловский И.Н., Загубный Д.Г. Использование методов новейшей тектоники при поисках полезных ископаемых // Разведка и охрана недр, 2007, № 2-3, С. 79-84.

16. Загубный Д.Г. Прогноз районов кимберлитового магматизма Западной Якутии по дистанционным данным // Изв. Вузов, геология и разведка, 2007. № 3, С 31-36.

17. Загубный Д.Г., Корчуганова Р.Г. Компьютерные прогнозно-поисковые модели россыпных месторождений. // Изв. Вузов, геология и разведка, 2008. № 5, с. 69-71.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Загубный, Дмитрий Геннадьевич, 2010 год

1. Алмазные месторождения Якутии. М.: Госгеолтехиздат, 1959. 528 с.

2. Алмазоносные россыпи и методика их прогнозирования и поисков. М.: Недра, 1979, 248 с.

3. Аэрокосмические методы геологических исследований./ Под ред. А.В. Перцова. СПб.: ВСЕГЕИ, 2000,316 с.

4. Базилевский А.Т. и др. Ударные кратеры на Земле и планетах. М., "Наука", 1983, 200 с.

5. Барышев А.С., Егоров К.Н., Скрипин А.И., Галенко В.П., Секерин А.П. Перспективы открытия промышленных месторождений алмазов на юге Сибирской платформы // Разведка и охрана недр. 2004, № 8-9, С. 8-17.

6. Берлянт A.M. Теория геоизображений. М.: ГЕОС, 2006,262 с.

7. Богачкин Б.М. История тектонического развития Горного Алтая в кайнозое. М.: Наука, 1981. 131 с.

8. Божко Н.А. Геотектонические факторы локализации алмазоносных кимберлитов в свете современных данных. В кн: Проблемы., 2003.

9. Брахфогель Ф.Ф. Геологические аспекты кимберлитового магматизма северо-востока Сибирской платформы Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1984. 128 с.

10. Брюханов В.Н., Буш В.А., Глуховский М.З. и др. Кольцевые структуры континентов Земли. М.: Недра, 1987. 326 с.

11. Буслов М.М., Зыкин B.C., Новиков И.С., Дельво Д. Структурные и геодинамические особенности формирования Чуйской межгорной впадины Горного Алтая в кайнозое. СО РАН Филиал "Гео", Геология и геофизика, 1999, т. 40, № 12, С. 17201736.

12. Буш В. А. Проблема кольцевых структур Земли // Итоги науки и техники. Сер. Общая геология. М.: ВИНИТИ, 1986. Т 22. 115 с.

13. В.А. Бронштэн (1987). Метеоры, метеориты, метеороиды. М.: Наука, 1987. 173 с.

14. Ваганов В.И., Варламов В.А. Алмазы России: минерально-сырьевая база, проблемы, перспективы. Журн. Минеральные ресурсы России, 1995. С. 8-12.

15. Ваганов В.И., Иванкин П.Ф., Кропоткин П.Н. и др. Взрывные кольцевые структуры щитов и платформ. М.: Наука, 1985. 200 с.

16. Вишневский С.А. (1981). Импактные формации гигантских сложных метеоритных кратеров. В кн.: Импактиты. М.: издательство МГУ. С. 171-184.

17. Вишневский С.А., Афанасьев В.П., Аргунов К.П., Пальчик Н.А. (1997). Импактные алмазы: их особенности, происхождение и значение. Труды ОИГГМ СО РАН, вып. 835. Новосибирск: изд-во СО РАН. 110 с.

18. Геологическая карта Сибирской платформы и прилегающих территорий. Масштаб 1:1 500 ООО, СПб., Изд-во ВСЕГЕИ, 2000, 12 л.

19. Геология астроблем. Л.: Недра. 1980. 231 с.

20. Гладков А.С., Семинский К.Ж. Борняков С.А. и др. Тектонофизический подход к анализу структурного контроля алмазоносных кимберлитовых трубок (на примере трубки Айхал). В кп: Проблемы:., 2003.

21. Говорова Н.Н., Загубный Д.Г. Использование цифровых моделей рельефа для анализа неотектонического строения территории (на примере района Чуйско-Курайской зоны Горного Алтая)// Исследование Земли из космоса 2006, № 6 . С. 10-21.

22. Горина И.Ф. Об источниках россыпных алмазов северо-востока Сибирской платформы // Россыпная алмазоносность Средней Сибири. Л.: 1973. С. 49-54.

23. Граханов С.А. Алмазоносность россыпей северо-востока Сибирской платформы и перспективы поисков их коренных источников // Афтореф. дис. канд. Геол.-мин. наук. Воронеж, 2001. 36 с.

24. Граханов С.А. Особенности формирования и закономерности размещения россыпей алмазов северо-востока Сибирской платформы. Автореферат дис. док. геол.-мин. наук, Якутск, 2007. 40 с.30.