Деякі критерії пошуків металоносних розсипів та кількісна оцінка їх інформативності для цілей прогнозу
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
О НЕКОТОРЫХ ПОИСКОВЫХ КРИТЕРИЯХ МЕТАЛЛОНОСНЫХ РОССЫПЕЙ
Процесс формирования россыпей складывается под влиянием многих факторов. К числу определяющих относится наличие россыпеобразующих рудных формаций и благоприятность геоморфологической обстановки для концентрации металла в россыпях. Не останавливаясь на первой группе факторов, являющихся предметом изучения специальных металлогенических исследований, рассмотрим здесь некоторые малоизученные геолого-геоморфологические критерии для поисков россыпей. Важную информацию для прогнозирования россыпной металлоносности может дать и изучение минерального состава вмещающих отложений. Приведенные ниже критерии в сочетании с другими факторами, влияющими на процесс россыпеобразования, послужили основой для выбора поисковых признаков (см. табл. 5), с помощью которых сделана попытка выразить количественно перспективы россыпной металлоносности исследуемой территории.
Тектонические нарушения. В настоящее время мало у кого вызывают сомнения факты сопряженности гидросети с зонами тектонических нарушений [Чарушин, 1960; Николаев, 1962; Сизиков, Уфимцев, 1965; Гольбрайх и др., 1968; Симонов, 1972; и др.].
Общее число водотоков, заложенных по тектоническим нарушениям на территории бассейна верхнего течения р. Шилки, по нашим данным, составляет около 50% (табл. 4). При этом отмечено, что процент унаследованности возрастает по мере увеличения порядка долин. Еще более тесная связь с разломной тектоникой установлена для долин с продуктивным аллювием, что с несомненной очевидностью свидетельствует о важном значении выявления роли дизъюнктивных нарушений в процессе россыпеобразования.
В результате проведенных исследований было установлено, что днища (коренное ложе) многих долин представляют собой тектонические зоны дробления, вмещающие участки гидротермально измененных пород с рудной минерализацией. Такие зоны оруденения в форме двух существенно сульфидных жил обнаружены в плотике Апрелковской россыпи, формирующейся по одноименной долине тектонического заложения. Слабоминерализованные породы вскрыты также в днище Киинской россыпи, в долине р. Жарчи и в других долинах в пределах Дарасунского рудного района.
Зоны, подвергаясь эродирующей деятельности водного потока и влекомых им наносов, поставляют в россыпь кластический металл. Извлечение металла из вмещающих пород происходит благодаря пространственной совмещенности и близкой ориентировке минерализованных зон и направления долин, в результате чего рудные тела разрушаются в водном потоке на большом протяжении. Кроме того, положительным моментом для россыпеобразования является интенсивная тектоническая трещиноватость, а отсюда и выветрелость рудного материала.
Все это позволяет объяснить несоответствие богатых россыпей с бедными по содержанию металла коренными источниками питания, а также их значительную протяженность, что не противоречит мнению о недалеком переотложении металла [Шило, 1956; Бондаренко, 1975].
Другое, не менее важное значение тектонических нарушений в процессе россыпеобразования выясняется по результатам анализа распределения линейных запасов ценного компонента в долинах различных плановых очертаний. Повышенная продуктивность россыпей устанавливается, как правило, на участках коленообразных изгибов долин, которые, в свою очередь, предопределены характером пространственной ориентировки разрывных дислокаций земной коры. Отмеченная взаимосвязь объясняется тем, что при резком изменении направления транспортирующей системы происходит более полная дифференциация наносов по удельному весу, в результате чего тяжелые фракции оседают на внутренних дугах излучин (меандр), образуя косовые россыпи. Этому благоприятствует решетчатый рисунок гидросети притоков р. Шилки (рис. 18). Следует отметить, что подобная дифференциация осадков наиболее характерна для крупных водотоков.
Блоковые движения земной коры в значительной мере определяют характер россыпеобразующих процесов и размещение россыпей в рельефе [Кашменская, Хворостова, 1965; Зорина, 1971; и др.]. Справедливость этого положения достаточно полно отражают предшествующие материалы о стратиграфическом и геоморфологическом положении россыпей в зависимости от тенденции неотектонического развития блоков, к которым они приурочены.
Рассматривая особенности россыпеобразования в пределах отдельных блоков, необходимо отметить, что именно неотектонический режим субстрата определяет мощность рыхлых отложений, направленность процессов экзогенного рельефообразования и транзита осадков, в том числе и формирование погребенных долин, перспективы металлоносности которых были изложены ранее.
Погребенные долины, как правило, формируются в пределах относительно поднятых блоков, бывших до недавнего времени зоной аккумуляции аллювия кангильской свиты или других одновозрастных осадков. В результате последующей инверсии рельефа и вреза антропогеновых водотоков, не совпадающих с положением древних тальвегов, последние оказались в стороне от современных долин. Такие древние долины, вмещающие продуктивные россыпи, наблюдаются на Урульгино-Шилкинском междуречье, в пределах аккумулятивно-денудационных приподнятых равнин на левобережье р. Ингоды, вблизи устья и в других блоках с переменным знаком движений.
Блоковые структуры влияют и на условия концентрации металла в россыпях. В контурах унаследованно воздымающихся морфоструктур формируется радиально-центробежный рисунок гидросети. В качестве примера может служить Бишигинское поднятие, состоящее, в свою очередь, из серии более мелких мозаично расположенных блоков. В пределах денудационной морфосистемы рудный материал источников питания распылялся по многочисленным водотокам, что вело к формированию мелких россыпей [Файзуллин, Турчинова, 1973]. В одном или нескольких основных водотоках могут концентрироваться довольно крупные запасы металла. Этому способствует благоприятная обстановка для непрерывного выведения на дневную поверхность очагов эндогенного рудообразования.
Относительно опущенные морфоструктуры характеризуются радиально-центростремительным рисунком гидросети и аккумуляцией наносов, вынесенных водотоками с окружающего горного обрамления. При относительно быстрых темпах опускания впадин и мощной аккумуляции осадков в них наблюдаются процессы разубоживания полезного компонента в толще непродуктивного аллювия и склоновых отложений. Характерным примером, иллюстрирующим этот вывод, является Шилка-Арбагарская депрессионная морфоструктура, где, несмотря на постоянное поступление металла, формирования промышленных концентраций не происходило.
Наиболее благоприятные условия для россыпеооразования возникают в бассейнах с древовидными очертаниями и при наличии главного водотока, располагающегося вдоль крупного минерализованного тектонического нарушения по границе двух блоков с различной амплитудой вертикальных перемещений. Имея постоянную тенденцию к пульсирующему воздыманию, районы с описываемым типом рисунка характеризуются неоднократным врезом рек, сопровождающимся постоянным извлечением металла из коренных источников, а также частичным перемывом и переотложением ранее сформированных продуктивных отложений. В таких условиях происходило формирование наиболее крупных россыпей Восточного Забайкалья.
Характер распределения линейных запасов в россыпях тесно связан с россыпеобразующими возможностями (содержание металла, мощность зоны оруденения, степень выветрелости и др.) коренных источников питания, уклонами долин и рядом других факторов, определяющих длину транзита наносов.
Для территории Шилкинского среднегорья установлена тесная генетическая связь металлоносны: россыпей с жильными и штокверково-вкрапленными рудными месторождениями, приуроченных к узлам пересечения крупных тектонических нарушений или палеовулканическим аппаратам. Отличительной чертой этих россыпей, имеющих промышленные коренные источники питания, является максимальная концентрация полезного компонента в вершинной части месторождения и относительно равномерное снижение продуктивности вниз по простиранию продуктивного пласта (рис. 19).
Для других россыпей распределение металла носит волнообразный характер, т. е. обогащенные участки по простиранию неоднократно сменяются участками с меньшим содержанием полезного компонента, причем амплитуда колебаний в каждом случае может быть различной и не зависеть от дальности транспортировки обломочного материала от предполагаемого источника питания.
Большинство исследователей обогащение отдельных участков россыпей объясняют наличием дополнительных источников питания. Но, несмотря на значительные объемы проведенных работ, поиски этих месторождений не дают ожидаемых положительных результатов. В связи с этим возникает вопрос о возможных причинах изменения линейных запасов россыпей. Было проанализировано распределение металла по россыпи одного из районов Восточного Забайкалья. При сопоставлении полученных данных с характером геологического строения субстрата была установлена довольно тесная связь резких пиков концентраций полезного компонента в россыпи с зонами пересечения даек и тел малых интрузий гранит-порфиров, образующих сужения в ложе долин.
В связи с этим необходимо более подробно осветить некоторые особенности этой связи и ее причины.
В плане рассматриваемые тела обычно тяготеют к тектонически ослабленным зонам преимущественно северо-восточного и северо-западного направлений. На аэрофотоснимках эти образования дешифрируются в форме линейно-ориентированных свалов и валообразных выступов рельефа, субпараллельно пересекающих долинную сеть через различные интервалы. На участках пересечения наблюдаются резкие изменения продольного профиля плотика и сужения долин. Такое четкообразное строение характерно для падей Арбагарской, Дельмачик, Булыкта, Зевино и др.
В этих условиях максимальные концентрации металла тяготеют к расширенным участкам долин, где происходит более полная сортировка обломочного материала и формирование россыпей. Напротив, суженные участки долин испытывают постоянный дефицит аллювиальных отложений, и возможность накопления промышленных россыпей в этом случае минимальна. Таким образом, в долине, пересекающей ряд субпараллельно ориентированных даек и малых интрузий, распределение линейных запасов россыпи принимает волнообразно-асимметричный характер с максимумами концентраций на участке, ограниченном двумя пересечениями, смещенных к нижним “структурным” выступам плотика (сужениям).
Но роль описываемых малых интрузий в процессе россыпеобразования не сводится только к пассивному перераспределению линейных запасов. Другая, не менее важная особенность заключается в дополнительной подпитке россыпи за счет разрушения сопровождающих их зон оруденения с рассеянной минерализацией.
До настоящего времени сравнительно мало внимания уделялось изучению россыпеобразующей роли слабоминерализованных рудопроявлений. Формирование большинства россыпей связывали с эрозией крупных, преимущественно жильных рудных месторождений. Однако на территории района, как и в целом по Забайкалью, при небольшом количестве месторождений подобного типа, питающих “дочерние” россыпи, известно большое количество объектов, не уступающих по продуктивности указанным россыпям, но не имеющих соответствующего по масштабам россыпеобразования коренного источника. При значительной степени опоискованности и разведанности района для этих россыпей известны лишь непромышленные зоны оруденения, тяготеющие к вышерассмотренным дайкам и малым интрузиям мезозойского возраста. Ссылки на различную степень эродированности коренного источника, за редким исключением, не объясняют существующего положения. Кроме того, геолого-структурная позиция большинства предположительно сэродированных месторождений не позволяет говорить о крупных масштабах оруденения, близких к известным эксплуатируемым рудным месторождениям.
Аналогичные выводы о ведущей роли оруденения типа рассеянной минерализации в питании россыпей, полученные рядом авторов для некоторых районов Северо-Востока СССР, Рудного Алтая и Балейского рудного района, характеризуют отмеченную связь как один из важных поисковых признаков россыпей, имеющих региональное значение. Таким образом, выяснение истинной роли даек и малых интрузий с непромышленной минерализацией в процессе россыпеобразования приобретает практическое значение. Решение этого вопроса в первую очередь позволит резко сократить объемы геологоразведочных работ на поиски несуществующих промышленных источников питания россыпных месторождений и более объективно подойти к оценке их прогнозных запасов.
Минеральный состав продуктивных отложений является важным индикатором условий россыпеобразования и формационной принадлежности коренных источников питания,
В результате проведенных исследований в аллювиальных отложениях одного из районов Восточного Забайкалья по данным шлихового опробования установлено 45 минералов. Однако только 17 из них (гематит, ильменит, касситерит, рутил, гранат и др.) присутствуют в весовых количествах. Остальные минералы встречаются эпизодически и главным образом в знаках.
В зависимости от геологического строения территории и палеогеографических условий осадконакопления те или иные отложения характеризуются определенными минералогическими спектрами. Наиболее широко распространены отложения с магнетит-ильменит-гематитовой и магнетит-гематит-ильменит-гранатовой минеральными ассоциациями. Они же являются концентраторами свыше 80% запасов россыпей района. Пространственное изменение минерального состава продуктивных осадков тесно связано с формационными особенностями рудных источников.
Тесная ассоциация промышленных концентраций полезного компонента с железосодержащими минералами объясняется в основном двумя причинами. Одна из них заключается в накоплении железистых минералов в коренных источниках питания россыпей. По – видимому, локализация оруденения связана с вмещающими гранитоидами и осадочно-эффузивными комплексами горных пород, насыщенных минералами железа. Другая зависит от особенностей условий гипергенного изменения минералов и влияния процессов осадочной дифференциации. Как показывают результаты исследований, наиболее богатые россыпи генетически связны с зонами окисления рудных источников питания. Основным вторичным минералом в них является пирит и другие железосодержащие компоненты. По данным Г.В. Нестеренко (1970), в зонах окисления рудных месторождений Северо-Восточного Забайкалья гематит образует псевдоморфозы по пириту или совместно с глинистыми минералами землистые массы.
При определении связи полезного компонента с характерными минералами-спутниками в шлихах наиболее тесная связь установлена с касситеритом и гематитом, для остальных минералов коэффициенты парных корреляций менее значимы. Малые значения коэффициентов корреляции для некоторых минералов, вероятно, связаны с небольшой выборкой, но тем не менее даже имеющийся материал показывает важность изучения минерального состава вмещающих отложений для поисков и оценки перспектив россыпей.
Эрозионный врез рассматривается нами как составная часть денудационного среза и относится к числу факторов, определяющих интенсивность россыпеобразования той или иной территории.
Величина вреза тесно связана с характером неотектонического развития субстрата и в какой-то мере пропорциональна общему объему снесенных пород. Методика определения эрозионного вреза достаточно полно изложена в работе Ю.Г. Симонова (1972), и поэтому в дальнейшем будут проводиться только результаты вычислений.
При формировании россыпей, как было отмечено выше, имеет значение и порядок долины, в которой они расположены (по Хортону, 1948). При этом, отмечено, что россыпи в высокопорядковых долинах имеют, как правило, значительные размеры, но уступают россыпям малых долин по содержанию металла.
К числу поисковых признаков россыпеобразования относятся коллекторские свойства плотика и коленообразные изгибы долин, препятствующие переносу металла на большие расстояния. На исследуемой территории коллекторскими свойствами обладают днища долин, сложенные сланцами кулиндинской свиты и трещиноватымитектонически раздробленными породами. Полезные компоненты в этих долинах интенсивно мигрируют из аллювия в плотик и по трещинам проникают в коренные породы до глубины 2-3 м. Значительная концентрация металла происходит и на участках долин с обратными уклонами плотика.
Асимметрия долин часто указывает на смещение современной гидросети и возможность нахождения фрагментов древних долин, расположенных под пологими склонами. Этот фактор также можно отнести к поисковым признакам. В их число мы включили уклоны продольного профиля долины, степень расчлененности окружающего рельефа, морфоструктурное положение и т. д.
ОЦЕНКА ИНФОРМАТИВНОСТИ ПОИСКОВЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПРОГНОЗА
За последнее время широкое развитие получили проблемы разработки и совершенствования новых методов количественного прогноза месторождений различных полезных ископаемых. Подобное обстоятельство объясняется прежде всего внедрением математических методов в практику геологоразведочных работ, а также накоплением большого фактического материала предыдущих исследований, не получивших еще достаточно полной и объективной интерпретации.
Успешное исследование в этом направлении ведет коллектив геологов Института геологии и геофизики СО АН СССР [Нестеренко и др , 1969], использующий логико-дискретный анализ и отбор характеристических признаков по значимости. Е.И.Тищенко (1969) и С.М. Алешин с С.М. Лавровым (1971) используют в своей работе методы математической статистики и корреляционный анализ, а также различные модификации балльной системы. Наряду с указанными методами существуют и другие приемы, позволяющие проводить классификацию геологических объектов в различных целях. К ним можно отнести метод дискриминантных функций, теорию распознавания образов с помощью программы “Кора-3” и “Кора-4”, теорию графов и др.
На территории Восточного Забайкалья до сих пор попытки прогнозирования россыпей сводились к обшей оценке перспективности того или иного района, возможности выявления различных типов россыпей и предполагаемых запасов. В основе этих выводов, как правило, лежали отдельные, часто косвенные, поисковые признаки, рассматривающиеся к тому же недостаточно полно и объективно.
Между тем сокращение удельного веса добываемого в Забайкалье россыпного металла и недостаточная обеспеченность балансовыми запасами дражного флота и старательских артелей выдвигают на первый план поиск новых эффективных путей, направленных на расширение сырьевой базы горнодобывающей промышленности. В связи с этим в наши исследования включена количественная оценка прогнозных запасов ряда объектов. Решение поставленной задачи осуществлялось на основе применения геолого-статистических методов, что позволяет более объективно выявить природные закономерности распределения массовых и случайных признаков, величин и определенным образом их классифицировать.
Суть предлагаемой методики заключается в количественной оценке информативности поисковых критериев россыпей по формуле Бейеса, впервые использованной Я.Ш. Флаксом (1968) на медноколчеданных месторождениях Южного Урала и С.М. Алешиным и СМ. Лавровым (1971) на россыпях Восточного Саяна.
Схема исследования подобного рода состоит из трех этапов. На первом проводится так называемое “обучение” системы. Смысл его заключается в отборе двух видов эталонных объектов-месторождений и неместорождений. Под месторождениями понимаются отработанные или разведанные россыпи с известными запасами (объекты класса А1); неместорождения характеризуются слабой продуктивностью с содержанием полезного компонента менее определенной величины (объекты класса А2 ).
За отдельный объект, в пределах которого производится оценка прогнозных запасов, принимается эрозионная морфосистема, имеющая четкое пространственное ограничение в виде водоразделов [Симонов, 1974]. Учитывая незначительный транзит металла в условиях Забайкалья, априорно принимается, что основная концентрация полезного компонента, поступающего из подстилающих пород, происходит в контурах морфосистемы. В этом случае в прогнозе участвует весь комплекс геолого-геоморфологических факторов россыпеобразования вышележащего бассейна.
Всего было выбрано 30 объектов класса А1 и столько же класса А2. Все они были охарактеризованы набором поисковых критериев, содержащих наиболее полную информацию о геоморфологических условиях россыпеобразования и геоморфологическом строении исследуемой территории (табл. 5). При подборе эталонных объектов и поисковых критериев россыпной металлоносности особое внимание уделяется анализу истории развития рельефа и коррелятных отложений территории, а также репрезентативности выборки как с количественной, так и качественной стороны (рис. 20).
Под информативностью поисковых критериев понимается мера, показывающая, насколько характерно наличие или отсутствие его для месторождений и неместорождений. Если признак чаще характеризует месторождение и не типичен для неместорождений, его можно считать несущим значительную положительную информативность, в противном случае информативность также значительна, но она носит отрицательный характер. Если же признак одинаково часто (равновероятно) встречается как на месторождениях, так и на неместорождениях, то его следует считать неинформативным [Алешин, Лавров, 1971].
Статистическая обработка фактического материала, как упоминалось выше, производится на основе применения формулы апостериорных вероятностей (Бейеса), где информация задается в двоичном коде: хg = 1 при наличии критерия и хg= 0 при его отсутствии.
В общем случае расчетная матрица имеет следующий вид:
где g -поисковые признаки с номером ( 1,2,3,…,m); g-эталонные объекты (месторождения и неместорождения) с номером (1,2,3…..,n).
Окончательная обработка результатов производилась по формулам:
где А1 – объект принадлежит к классу месторождений; А2-объект принадлежит к классу неместорождений; Хi -поисковый признак с номером i (i – 1,2,3, …,m); ai -информативность поискового признака при его наличии; Bi – информативность поискового признака при его отсутствии. Полная информативность признака (x)определяется из формулы
По итогам обучения получены количественные оценки информативности поисковых критериев, позволяющие провести их ранжирование по значимости (см. табл. 5). Следует отметить что значения информативности отдельных критериев не всегда отражают их действительную роль в процессе россыпеобразования. Зависят они от различия в степени геолого-геоморфологической изученности сравниваемых объектов. Так, например, объясняется отрицательное значение ai при Xi = 1 признака № 31 и т.д.
На втором этапе этим набором поисковых признаков было охарактеризовано 30 россыпных месторождений с известными запасами и столько же неместорождений. При суммировании значений информативности каждый из этих объектов распознается по следующей формуле:
где – сумма значений информативности присутствующих
Признаков; – сумма значений информативности отсутствующих признаков.
При этом из 30 месторождений было опознано 28 объектов, а из 30 неместорождений все, что позволяет признать результаты экзамена вполне удовлетворительными. Кроме того, было отмечено закономерное повышение суммы информативности поисковых признаков для россыпей с крупными запасами. Расчет коэффициента корреляции между суммарной информативностью этих признаков, характеризующих отдельную россыпь, и ее запасами позволил выявить между ними тесную связь (r =0, 84).
Погрешность коэффициента корреляции определялась по формуле
Следовательно, rxy – 0,84 + 0,06.
Надежность коэффициента корреляции определена по формуле
Согласно теореме Ляпунова, при m > 2,6 можно утверждать, что связь между сопоставляемыми величинами надежная [Рыжов, 1973].
В качестве статистического критерия для проверки наличия корреляционной зависимости Н0: rxy не равно 0 используем критерий
Если значение t для рассматриваемого случая превысит допустимое для установленного уровня значимости q значение величины tqf , распределяемой по закону Стьюдента сf = n – 2 степенями свободы, то следует признать, что величина оценки rxy является следствием факта rxy не равно 0.
Для приведенного примера имеем:
Допустимое значение t при уровне значимости 0,05 и 28 степенях свободы равно 2,05. Поскольку 8>2,05, делаем вывод, что отличие r от нуля существенное, т. е. связь реальная.
Параметры уравнения линейной регрессии Y на X определяются по следующей формуле [Бондаренко, 1970; Лакин, 1973] :
где b y/x -эмпирический коэффициент линейной регрессии
Отсюда окончательное уравнение регрессии принимает следующий вид:
где X – прогнозные запасы; Y – суммарное значение информативности присутствующих и отсутствующих признаков. График этой функции изображен на рис. 21.
Таким образом, проведенные расчеты при наличии определенных сведений о геолого-геоморфологических факторах россыпеобразования позволяют дать прогнозную оценку неразведанным объектам.
Третий этап, собственно прогноз, сводится к выборке поисковых признаков, характеризующих прогнозируемый объект, и подсчету их суммарной информативности. Затем, откладывая эту величину на оси ординат, считаем с графика по оси абсцисс значение прогнозных запасов. Конкретизация прогноза в пределах долины осуществляется путем дифференциации объекта на основе детального геоморфологического картирования и учета ранее отмеченных факторов россыпеобразования.
Апробация этой методики проводилась на некоторых участках Восточного Забайкалья. Так, при сопоставлении результатов прогнозной оценки с данными ранее разведанных россыпей были получены расхождения, не превышающие 50-100%, что вполне удовлетворяет требованиям подсчета запасов по категории С2. Однако не менее важным является и отрицательная оценка россыпей, в результате чего экономятся значительные средства, которые могли бы быть израсходованы на разведку неперспективного объекта. Проведенная подобная отбраковка позволила выделить около 30 долин неперспективных на поиски россыпей, что также позволяет сузить направление поисково-разведочных работ.