Геоинформационное и физико-химическое моделирование геолого-геохимических процессов на сульфидных месторождениях в криолитозоне

• Автор: Абрамова, Вера Александровна
• Шифр специальности: 25.00.35, 25.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ КРИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
1.1. Общие физико-химические закономерности процессов выветривания в криолитозоне
1.2. Особенности формирования зоны окисления сульфидных месторождений в условиях многолетнемерзлых пород
1.3. Общие сведения об участии соединений азота в процессах выветривания сульфидов в природно-техногенных ландшафтах
1.4. Проблемы и перспективы применения компьютерного физико-химического моделирования при прогнозировании криогенных геолого-геохимических процессов
1.5. Классические ГИС-технологии решения геолого-геохимических задач в
области разведки и охраны недр
ВЫВОДЫ
Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И УСЛОВИЯ ОСВОЕНИЯ КОДАРО-УДОКАНСКОГО РУДНОГО РАЙОНА
2.1. Краткая физико-географическая характеристика Кодаро-Удоканского рудного района
2.1.1. Стратиграфия
2.2. Геологическая характеристика Удоканского медного месторождения
2.2.1. Минералого-геохимические особенности пород и руд Удокана.
2.2.2. Зона окисления Удоканского месторождения
2.2.3. Проект освоения месторождения Удокан и его предполагаемые последствия
для окружающей среды
ВЫВОДЫ
Глава 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД В ГИПЕРГЕННЫХ УСЛОВИЯХ

3.1. Общие принципы физико-химического моделирования взаимодействий в системе «вода - порода»
3.2. Краткая характеристика программного комплекса «Селектор».
3.3. Построение физико-химической модели
3.4. Основные результаты физико-химического моделирования и их обсуждение

ВЫВОДЫ
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДОПУСТИМОСТИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
КРИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
4.1. Методика проведения экспериментов
4.2. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение
ВЫВОДЫ
Глава 5. ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРОЯТНЫХ КРИОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В СУЛЬФИДНЫХ РУДАХ
5.1. О проблеме картографического представления результатов физикохимического моделирования
5.2. Основные методические и технические позиции ГИС
5.3. Классическая методика расчета потока рассеяния
5.4. Предложения по усовершенствованию классической методики расчета потока рассеяния
5.5. Структура и состав ГИС-проекта
5.6. Программное обеспечение, основные принципы и преимущества используемого геоинформационного подхода
5.7. Результаты и их обсуждение
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Территория Северного Забайкалья известна своими месторождениями благородных, радиоактивных, редких и цветных металлов. Однако, вплоть до нового тысячелетия, освоение месторождений сдерживается целым рядом факторов, а именно, суровыми и экстремальными природно-климатическими условиями, большим объемом необходимых капиталовложений, отсутствием транспортных путей и низкой конъюнктурой на рынке металлов. В последнее время, в связи с реиндустриализацией зоны Байкало-Амурской магистрали, интерес к рассматриваемой территории возрастает, что дает основания предполагать активизацию промышленной деятельности.
Решение актуальных поисково-оценочных и геоэкологических задач на данной территории невозможно без понимания протекания геологогеохимических процессов в криолитозоне. Так, серьезную экологическую опасность в этом плане представляют отходы горнорудной промышленности, поскольку зачастую в течение длительного времени хранятся без соблюдения соответствующих норм и подвержены постоянному воздействию агентов выветривания. В техногенных ландшафтах наиболее интенсивно процессы химического выветривания рудных и нерудных минералов, особенно сульфидов, могут протекать под действием кислотных атмосферных осадков, образование которых связано со значительным увеличением техногенной эмиссии азота и серы [Мазухина и др., 1997; Чантурия и др., 1999; Макаров и др., 1999; Маркович, 1999]. Причем, кроме ставших уже привычными сернокислых дождей, усиливается влияние соединений азота. Эти процессы достаточно хорошо исследованы в условиях теплого климата. Однако для сложных криогеохимичсских систем этот вопрос является мало изученным.
Традиционные геоинформационные системы, де-факто являющиеся стандартом в обеспечении геологической деятельности, слабо применимы для моделирования вероятных криогеохимических процессов, поскольку их механизмы прогнозирования требуют накопленной мониторинговой информации

Наибольшее антропогенное воздействие на биогеохимический цикл азота связано с сельскохозяйственной деятельностью [Ковда, 1975; Куперман, Артамонова, 1986; Титлянова, 1987; Добровольский, 1998; Башкин, Касимов, 2004; Тулохонов, Зомонова, 2006]. Применение минеральных азотных и аммиачных удобрений, содержащих от 15 до 50 % азота, ответственно за половину антропогенных изменений в цикле данного элемента. Установлено, что из вносимых на поля удобрений 30 - 60 % азота не усваивается растениями, а уходит путем инфильтрации в подземные воды. В связи с этим концентрации N в подземных водах сельскохозяйственных районов значительно увеличиваются [Тютюнова, 1987; Крайнов и др., 2004; Башкин, Касимов, 2004; Жанбеков и др., 2013]. Подземные воды в экстремальных случаях могут содержать до 10 г/л N03 , 15 г/л ИНД и сотни миллиграммов на литр N02 > что намного порядков превышает ПДК азота в подземных водах. Кроме этого, по данным [Крайнов и др., 2004], в распределении форм и концентраций азота установлены горизонтальные и вертикальные зональности. С первой связано закономерное увеличение концентрации нитратов при переходе от увлажненных районов гумидной зоны (фоновые концентрации азота менее ПДК) к засушливым районам аридной зоны (превышение концентраций азота над ПДК), что связано с испарительной концентрацией. Что касается вертикальной зональности, то здесь максимум концентрации нитратов приурочен к самым верхним горизонтам грунтовых вод (до 10 м), а в почвах и коре выветривания обычно до глубины 3 м. Однако существуют данные о том, что высокая концентрация нитратов наблюдается на глубине 60 - 100 м, распространяясь на водоносные горизонты со скоростью 1 - 5 м/год.
В загрязнении и закислснии грунтовых и поверхностных вод немалую роль играют отходы животноводческих комплексов, сбросы большого количества неочищенных жилищно-коммунальных и промышленных сточных вод городов, содержащие наибольшие концентрации нитратов, аммонийного азота и других биогенов [Соломин, Крайнов, 1994; Белонович, 1997; Государственный доклад..., 2001; Шестеркин, Шестеркина, 2003; Рыженко и др., 20036; Крайнов и