CC BY
334
УДК 553:528.8 (571.15)
А.А. Поцелуев, Ю.С. Ананьев, В.ГЖитков ТПУ, Томск
ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПОИСКА МПИ (НА ПРИМЕРЕ РУДНОГО АЛТАЯ)
Дистанционные методы исследования с момента их появления всегда были и будут актуальны, особенно для России с её просторами, огромными расстояниями, неразвитой инфраструктурой. В настоящее время невозможно себе представить выполнение разноплановых исследовательских, картографических и мониторинговых работ на огромных, труднопроходимых пространствах Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России без использования методов дистанционного зондирования (ДЗ).
Широкое применение дистанционных методов стало возможным благодаря ускоренному развитию научно -технического прогресса в 20 веке, особенно во второй его половине. Развитие авиации, космонавтики, физики, приборостроения, появление новых информационных технологий на общем фоне смягчения режима секретности обусловило резкую интенсификацию внедрения ДЗ в решение широкого круга народнохозяйственных задач.
Наряду с широким развитием наземных и авиаметодов, наиболее интенсивно развиваются космические методы ДЗ, которые по основным параметрам дают сопоставимые, а иногда и превосходящие результаты, и что особенно важно, они более экономичны. Характерная особенность современного этапа использования космических материалов ДЗ - широкая коммерциализация на общем фоне резкого снижения цен, что является очень важным фактором их широкого использования.
Качественно новый этап развития дистанционных методов наступил в 80х годах ХХ столетия с появлением нового поколения цифровых средств получения информации, разработкой компьютерных средств обработки изображений и технологий комплексного анализа разнородных пространственно координированных данных.
Технические средства дистанционного зондирования (ДЗ) нового поколения позволяют получать с космических носителей информацию в нескольких диапазонах электромагнитного спектра с регистрацией измерений в цифровой форме с малым (1000 м и более), средним (600-300 м) и высоким (10-<1 м) пространственным разрешением. В настоящее время общедоступными и широко распространяемыми для потребителей в России и соответственно в Сибири являются данные спутниковых съемочных систем LANDSAT, SPOT, IRS, QUICKBIRD, IKONOS, ORBVIEW, Ресурс. Реализацией этих материалов занимается несколько специализированных фирм.
Наиболее активно материалы космических съемок использовались в геологии в 70-е - 80-е годы прошлого столетия. В 90-е годы в России и других странах, ранее входивших в состав СССР, финансирование
геологоразведочных работ из госбюджета по сути было прекращено. Особенно сильно это отразилось на геологосъемочных и прогнозно-поисковых работах. В настоящее время в связи с истощением запасов по большинству полезных ископаемых, принятием ряда государственных и корпоративных программ отмечается устойчивое оживление геологических исследований.
Возможность и необходимость использования материалов ДЗ для решения широкого круга задач в области геологии и при недропользовании были показаны на различных примерах и декларативно отражены в ряде инструкций. Но работы такого плана, не смотря на их очевидную высокую информативность и относительную дешевизну, не нашли самого широкого применения, за исключением отдельных ведомства (во времена СССР) или компаний (в настоящее время). В первую очередь это обусловлено не очень удачными попытками фирм геологоразведочного профиля, не имеющих специальной базы (подготовленных специалистов по дешифрированию космоснимков и в области ГИС-технологий, специальных программных продуктов и соответствующей вычислительной техники), получить качественную информацию из данных ДЗ. Частично ситуацию можно поправить, вводя в программу подготовки специалистов в Вузах соответствующие учебные дисциплины, как это делается, например, в Томском политехническом университете (Поцелуев, Архангельский, 2001).
В области геологических и геоэкологических исследований материалы космосъемок используются для построения интерпретационных моделей геологического строения и локализации месторождений полезных ископаемых на разных уровнях генерализации, картографирования различного назначения и масштаба (обзорное, мелко-, средне- и крупномасштабное), прогнозирования месторождений нефти и газа, рудных полезных ископаемых, алмазов, подземных вод, строительных материалов, камнесамоцветного сырья, поиска термальных вод, инженерногеологических исследований, изучения нарушенности природной среды в районах интенсивной антропогенной нагрузки, изучения и картографирования динамики состояния природной среды, мониторинга зон геоэкологического риска, участков освоения минеральных ресурсов, контроль аварийных ситуаций на нефтяных и газовых скважинах, промышленных объектах; контроль состояния магистральных газо- и нефтепроводов, в том числе обнаружение предаварийных ситуаций и мест утечек и др. (Аэрокосмические..., 2000).
Очевидным преимуществом данных ДЗ является:
- Объективность и метричность исходной информации;
- Обзорность, непрерывность, наглядность и требуемая детальность;
- Использование цифровых средств получения информации и обработка данных в среде геоинформационных систем;
- Естественная генерализация и повышенная глубинность;
- Высокая информативность, обусловленная возможностью получения данных в широком диапазоне спектра электро-магнитного излучения;
- Высокая экспрессность и относительно низкая стоимость, что позволяет сократить сроки и повысить результативность геологоразведочных работ.
В настоящем сообщении на примере Рудного Алтая показаны возможности и высокая информативность использования данных космосъемок. Авторами получены новые данные о положении крупных полиметаллических месторождений в космогеологических структурах, выявленных при дешифрировании материалов ЬапёБа1 ЕТМ и обработки цифровой модели рельефа (Житков и др., 2005).
Рудный Алтай является одной из самых крупных в мире колчеданнополиметаллических провинций. Здесь выявлено значительное число комплексных (7п-Си-РЬ с Аи, А§, Сё, Бе, Те, Ы и другими попутными элементами) месторождений, многие из которых относятся к очень крупным и крупным объектам (Риддер-Сокольное, Тишинское, Малеевское, Зыряновское, Греховское и др.).
В работе использовались синтезированные изображения с различной комбинацией каналов, что позволило распознавать слабоаномальные объекты как линейной, так дуговой и кольцевой морфологии, а также элементы явно геологического свойства - границы интрузивных тел, полосчатость (слоистость) метаморфических и осадочных пород, тектонофациальные особенности участков территории и др.
Всего было дешифрировано более 8000 линеаментов разной протяженности и направлений и более 600 дуговых и кольцевых структур. Для их выделения использовались как космоснимки (КС), так и цифровая модель рельефа (ЦМР). ЦМР позволила выделить крупные структурные элементы, подчас, слабо выраженные на КС. К ним относятся, в частности, контуры шовных зон, возрастные взаимоотношения линейных тектонических дислокаций, линейные зоны трещиноватости в пределах интрузивных массивов и др.
В результате первичного дешифрирования КС и ЦМР были построены карты линейных и кольцевых структур. Обработка линеаментной матрицы включала в себя статистический анализ с построением карт плотностей линеаментов как для отдельных категорий структур (с разбраковкой по азимутам простирания), так и для массива в целом.
Для анализа данных был создан модуль для геоинформационной системы АгсУ1е^г, позволяющий определять радиусы и координаты центроидов кольцевых и направления линейных структур. Дальнейший анализ заключался в построении поверхностей плотности распределения центроидов и гридов расстояния от центроидов.
Анализ плотностей показал, что месторождения «цинковой» специализации (Лениногорский район и Малеевское месторождение) располагаются в пределах 20 км от центров крупных кольцевых структур (диаметром более 100 км). Объекты со «свинцовой» доминантой отстоят от центров данных структур на расстоянии 40-50 км.
Для кольцевых структур класса 60-80 км в диаметре «цинковые» месторождения удалены от центров на 10-15 км, в то время как для «свинцовых» эта цифра составляет 25-30 км.
При этом интересным является тот факт, что максимумы плотности центров крупных структур (диаметр более 100 км) и структур среднего размера (диаметр 40-100 км) пространственно разобщены, располагаясь на расстоянии 10-25 км.
Анализ структур диаметром 60-80 км показал, что месторождения «цинковой» специализации располагаются на удалении 5-15 км от их центров, в то время как для объектов «свинцовой» специализации это расстояние составляет 25-35 км.
Все месторождения изучаемой территории оказались связанными с массивами центров малых кольцевых структур диаметром менее 20 км и находятся в пределах их трехкилометровой зоны. При этом, для «цинковых» объектов максимумы плотностей распределения центроидов малых (диаметром менее 30 км) и крупных (диаметром более 100 км) кольцевых структур совпадают, а для «свинцовых» они расходятся.
Космогеологические структуры дешифрировались не только как совокупность линейных и (или) кольцевых структур. Как правило, они представляют собой геологические тела, либо области вполне понятной геологической природы. Границы выявляемых структур нередко криволинейны, а форма весьма разнообразна. К геологическим структурам, в данном случае, относились шовные зоны (или зоны разломов), участки повышенной линеаризации пород (границы которых являются, как правило, статистическими), геологические тела (нередко представленные тектоническими линзами), а также отдельные швы разрывных нарушений. Все эти объекты при данном масштабе изучения, обнаженности территории и пространственном разрешении обрабатываемых материалов, выглядят как единые линейные объекты.
Выявленные геологические структуры следует воспринимать как синтезированные образы, созданные на основе анализа всех данных.
Результирующим продуктом комплексной интерпретации КС и ЦМР явилась «Схема космогеологических структур Рудного Алтая» масштаба 1:500000.
В качестве главного структурного элемента территории была определена Рудноалтайская шовная зона северо-западного простирания, ограничивающаяся с юго-запада Иртышской зоной смятия, а с северо-востока параллельной ей Пограничной зоной линейных дислокаций и имеющая ширину выхода около 115 км. Внутреннее строение Рудноалтайской зоны характеризуется высокой степенью линеаризации толщ и, соответственно, линейно-линзовидным структурным рисунком. Крупные тектонические линзы нередко сложены гранитоидами и имеют размеры от первых до 100 км по длинной оси и до 45 км в поперечнике. Вмещающие породы «обтекают» жесткие блоки, образуя участками «очковую» текстуру, подобную типичным милонитам. «Малые» интрузии в ряде случаев образуют «рои» в областях
выклинивания тектонических линз (т.е. в тенях давления, на участках падения давления, для которых, в общем случае, характерно развитие брекчий и интенсивного метасоматоза).
Основная рудоконтролирующая роль в пределах Рудноалтайской шовной зоны принадлежит условно-продольным структурам (к которым относится Северо-Восточная зона смятия, выделенная нами Юго-Восточная зона смятия, отходящая от Северо-Восточной полого в северо-западном направлении в районе Зыряновского месторождения и Центральная шовная зона, субпараллельная Северо-Восточной, берущая свое начало в районе Тишинского месторождения от Юго-Западной зоны) и поперечным швам субширотного простирания.
Развитие и становление основной рудно-магматической системы в районе, как это было показано многочисленными исследованиями и подтверждается материалами дешифрирования космоснимков, было многоэтапным. Формировавшаяся на ранних стадиях продольная (северозападного простирания) система геологических структур подновлялась в более позднее время (в постмагматический период), когда план основных тектонических напряжений привел к образованию дополнительных поперечных (субширотных) деформаций. В результате такого развития системы в узлах пересечения северо-западных и субширотных структур локализовались участки, наиболее благоприятные для формирования уникальных и крупных месторождений полиметаллов.
Таким образом, геологическая интерпретация материалов дешифрирования космоснимков ЬапёБа1:, позволила установить, что основными факторами, определяющими размещение крупных полиметаллических месторождений Рудного Алтая, являются:
- Крупные кольцевые структуры диаметром до 100 км и более. Месторождения располагаются в 12-15 км (Лениногорский рудный район) и 25-40 км (Зыряновский рудный район) от их центров;
- Малые кольцевые структуры диаметром не более 20 км. Месторождения располагаются в 3-5 км (Лениногорский рудный район) и 1-3 км (Зыряновский рудный район) от их центров;
- Узлы пересечения Северо-Восточной и Центральной зон смятия с субширотными структурами Северной и Южной зон.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Аэрокосмические методы геологических исследований / Под ред. А.В. Перцова. - СПб.: Изд-во СПб картфабрики ВСЕГЕИ, 2000. - 316 с.
2. Житков В.Г., Поцелуев А.А., Ананьев Ю.С., Кузнецов А.С. Позиция крупных полиметаллических месторождений Рудного Алтая в космогеологических структурах / Проблемы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых. - Томск: Изд-во ТПУ, 2005, с. 391-396.
3. Поцелуев А.А., Архангельский В.В. Дистанционные методы исследования окружающей среды. Учебное пособие для вузов. - Томск: STT, 2001. - 184 с.
© А.А. Поцелуев, Ю.С. Ананьев, В.Г. Житков, 2006
