Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый критерий эндогенных месторождений

• Автор: Калашников, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 25.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Два типа геологических структур и определяемые ими возможности реконструирования и прогноза

1.1. Признаки прогрессивной эволюции геологической систем

1.1.1. Фрактальное строение - от микроуровня до регионального и глобального

1.1.2. Структурирование геологических объектов по типу перколяционного кластера

1.1.3. Геологические СОК-системы

1.2. Ограничения, накладываемые открытостью геологических

систем на возможности реконструирования

Глава 2. Универсальность мотивов организации принципиально разных рудоносных комплексов: Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры
2.1. Хибинский массив
2.1.1. Геологическая характеристика
2.1.2. Зональность Хибинского массива
2.1.3. Особенности строения апатитовых месторождений Хибинского массива
2.1.4. Взаимосвязь рельефообразования и вещественного состава Хибинского массива
2.2. Приимандровскя железорудная структура
2.2.1. Геологическая характеристика
2.2.2. Особенности строения месторождений Приимандровской железорудной структуры
2.3. Сравнение организации Хибинского массива и Приимандровской структуры
2.4. Прогнозно-поисковые следствия самоорганизующейся природы геологических систем
Глава 3. Структурно-вещественная упорядоченность как поисковый признак
3.1. Критерии относительной упорядоченности (КОУ) в физике открытых систем
3.2. Способы измерения КОУ для геосистем. Ограничения определения КОУ в геологии
Глава 4. Описание прогнозно-поисковых методов, основанных на принципах теории самоорганизации
4.1. Метод многомерных фазовых траекторий
4.2. Метод, основанный на анализе степени дифференцированости геологического объекта
4.2.1. Изучение структурной неоднородности разреза по модулю дискретности
4.2.2. Степень дифференцированности геохимического поля как поисковый признак
4.3. Метод, основанный на фрактальном анализе геоморфологических особенностей (рельефа, фототона)
Глава 5. Заверка и применение методов
5.1. Хибинский массив
5.1.1. Фрактальный анализ геоморфологических особенностей
5.1.2. Метод многомерных фазовых траекторий
5.1.3. Метод, основанный на анализе степени дифференцированное™ геохимического поля
5.2. Приимандровская железорудная структура
5.2.1. Фрактальный анализ геоморфологических особенностей
5.2.2. Анализ степени дифференцированное™ геохимического поля Оленегорского железорудного месторождения (Приимандровская структура)
5.2.3. Выявление коренного благороднометального оруденения в пределах Оленегорского железорудного месторождения
5.3. Забайкальская золотоносная провинция
5.3.1. Описание участков детальных работ
5.3.2. Фрактальный анализ геоморфологических особенностей
5.3.3. Метод многомерных фазовых траекторий
5.4. Поиски минерализации элементов платиновой группы и золота на детальном участке в пределах Кольской платиноносной провинции
5.4.1. Выделение перспективных площадей с помощью разработанных методов
5.5. О преимуществах предлагаемой прогнозно-поисковой технологии
5.5.1. Условия и особенное™ применения предлагаемых методов
5.5.2. Сравнительная оценка эффективности разработанных и традиционных методов
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Содержание акцессорных минералов в фойяитах Хибинского
массива
Приложение 2. Содержание главных минералов в фойяитах
Приложение 3. Степень изотропности фойяитов
Приложение 4. Химический состав пород по хибинскому профилю
Приложение 5. Химический состав нефелина
Приложение 6. Химический и минеральный состав калиевого полевого шпата
Приложение 7. Химический и минеральный состав пироксенов
Приложение 8. Химический состав апатита
Приложение 9. Абсолютная высота отбора проб. Дифференцированность рельефа

ВВЕДЕНИЕ
Автор включился в плановые исследования коллектива лаборатории самоорганизации минеральных систем Геологического института Кольского НЦ РАН в 2005 году. Этот коллектив вот уже более пятнадцати лет исследует теоретические и методические проблемы приложения идей теории самоорганизации к решению задач традиционного геологического анализа. Основные результаты коллектива были обобщены в целом ряде публикаций, прежде всего, в монографии «Самоорганизация минеральных систем» [П.М.Горяинов, Г.Ю. Иванюк, 2001], в которой приведен детальный анализ особенностей самоорганизации минерального вещества от масштаба кристаллической решётки до глобального уровня
Эти фундаментальные работы предопределили возможность успешного решения традиционных геологических задач методами теории самоорганизации и представили несколько вытекающихизнеёсравнителыгопростыхметодов проведения прогнозно-поисковых работ: метод оценки степени неоднородности геологических разрезов посредством модуля дискретности [Николаев, Горяйнов, 1990], метод выявления перспективных золоторудных участков при помощи фазовых траекторий [Мезенцева, 1997], методы оценки перспективности месторождений и качества руд на основе фрактальной размерности рудных тел, полосчатости, складок, межзерновых границ и др. [Базай, Иванюк, 1996; Иванюк, 1997; Goryainov et al., 1997; Горяйнов и др., 1997; Горяйнов, Иванюк, 2001 и др.], методы оценки месторождений по легко получаемым критериям, вытекающим из когерентности большинства текстурно-струюурных и вещественных переменных в самоорганизованных системах [Егоров, Иванюк, 1994; Иванюк и др., 1996; Горяйнов, Иванюк, 2001 и др.]. Однако все эти основанные на теории самоорганизации подходы и приёмы ещё требовали значительной доработки, чтобы перерасти в воспроизводимую и доступную для практической геологии прогнозно-поисковую технологию, создание которой весьма актуально по целому ряду причин.
Первая, и главная, причина состоит в том, что многие, если не все геологические системы являются открытыми, и их нельзя без потерь информации аппроксимировать «закрытой» моделью. Все геологические процессы, по сути, являются процессами обмена веществом и энергией с окружающим пространством, а формирование геологических структур обусловлено необходимостью наиболее эффективно диссипировать непрерывно поступающую в них эндогенную энергию. Это даёт основания предполагать, что методика прогноза и поиска месторождений полезных ископаемых, основанная на адекватной физике геологического структурирования, будет существенно эффективнее и дешевле традиционной.
Вторая причина, во многом предопределяемая первой - это малая эффективность попыток улучшить традиционные методы геологического прогнозирования и поисков месторождений путём проведения всё более детальных полевых работ, выполнения всё более сложных и дорогих анализов и получения всё более крупных массивов аналитических данных (термодинамических, изотопно-геохронологических, содержаний редких элементов и т.д.).
Третья причина - очевидный успех в исследовании сложных физических, химических, геологических, биологических и социальных систем, достигнутый в последние годы с использованием методов и подходов теории диссипативных структур [Николис, Пригожин,

контролирует (рис. 22):
- тела апатито-нефелиновых пород;
- зоны брекчирования и складчатости;
- трубки взрыва, дайки щелочных и щелочноультраосновных пород и фоидитов;
- участки альбитизации и эгиринизации нефелиновых сиенитов с эвдиалитовой, астрофиллитовой, лопаритовой, ринкитовой и пирохлоро вой минерализацией;
- пегматитовые и гидротермальные жилы [УакоуепсЬик Щ а1., 2005];
- зоны современного минералообразования [Горяйнов и др., 1998];
- эпицентры землетрясений и горных ударов [Кгетепе1зкауа е! а1., 1995].
Помимо Главного, Малого и ряда менее ярко выраженных конических тектонических структур, в массиве широко развиты более поздние субвертикапьные радиальные разломы, расходящиеся (см. рис. 22) из крайней восточной точки массива (последняя фиксируется, помимо прочего, широким развитием карбонатитовых жил). Никаких существенных смещений по радиальным разломам не установлено, но именно с ними связаны зоны рассланцевания, дробления, шпреуштейнизации и химической дезинтеграции нефелиновых сиенитов и фоидолитов.
Подобно большинству трещин растяжения, таковые в Хибинском массиве, и, в
г (км)
Рис. 20. Число N квадратных ячеек размера г г, потребовавшихся для полного покрытия изображенного на рис. 3 фоидолитового кластера, как функция г.
Запасы 5 (млн. тонн)
Рис. 21. Зависимость числа N месторождений апатито-нефелиновых пород Хибинского массива, запасы руды в которых превышают Э млн. тонн, от величины Б.