Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоинформационное обеспечение геолого-геохимических исследований в условиях горных районов Восточной Сибири

ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Геоинформационное обеспечение геолого-геохимических исследований в условиях горных районов Восточной Сибири"

На правах рукописи

ДЕМИНА Ольга Игоревна

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В УСЛОВИЯХ ГОРНЫХ

РАЙОНОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВЫСОКОЧИСТОГО КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ)

Специальность: 25.00.35 — геоинформатика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

2 8 НОЯ 2013

Иркутск - 2013

005542138

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН.

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук

Паршин Александр Вадимович

Официальные оппоненты: Пластипин Леонид Александрович, доктор

технических наук, профессор, заслуженный работник геодезии и картографии РФ, профессор ФГБОУ ВПО «ИрГТУ», г. Иркутск.

Дамдинов Булат Батуевич, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ГИН СО РАН, г. Улан-Удэ.

Ведущая организация: Институт Минералогии Уральского Отделения РАН, г. Миасс.

Защита, состоится 19 декабря 2013г. в 13— на заседании диссертационного совета Д 212.073.01 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ауд. Е-301. Тел/факс: 8 (9352) 405-112; e-mail: dis@istu.edu.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Иркутского государственно технического университета по адресу г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю совета Мальцевой Галине Дмитриевне по адресу 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. Тел: 8(3952)405348, 89149323049.

Автореферат разослан 18 ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Мальцева Галина Дмитриевна

Актуальность исследования. За последние годы в десятки раз возросло потребление мировой и отечественной промышленностью высокочистого кварцевого сырья. Кварц широко используется во всех отраслях промышленного производства, определяющих уровень развития высоких технологий (авиационной, космической, электротехнической, радиоэлектронной, медицинской и др.). Увеличивается интерес к проявлениям высокочистого кварцевого сырья - гранулированному и прозрачному жильному кварцу, как к одному из самых качественных материалов. В Восточной Сибири перспективными регионами являются Иркутская область и Республика Бурятия (Восточный Саян).

Исследования месторождений и проявлений высокочистого кварцевого сырья на данной территории в разное время проводилось разными группами ученых (П.А. Рощектаев, В.П. Табинаев, А.И. Непомнящих, В.Н. Яшин и др.), вопросы их генезиса в значительной степени остаются дискуссионными. Предлагались различные модели формирования месторождений сверхчистого кварцевого сырья. В ИГХ СО РАН имеются данные многолетних исследований, которые позволяют по-новому взглянуть на условия формирования месторождений, разработать критерии выявления перспективных территорий, в том числе, находящихся за пределами Восточного Саяна. Эти данные разобщены, несогласованы и не могут быть комплексно проанализированы. В связи с этим, а также исходя из необходимости информационно-картографического обеспечения дальнейших исследований, предлагается изучать месторождения и проявления высокочистых кварцитов, с помощью оригинальных, тематически ориентированных ГИС-средств.

Объект исследования: месторождения и проявления высокочистого кварцевого сырья Восточного Саяна, их пространственно-геохимические модели.

Предмет исследования: геоинформационное обеспечение геолого-геохимических исследований месторождений высокочистого кварцевого сырья, включающее методы и средства организации и комплексной обработки геоданных.

Цель работы: повышение эффективности геолого-геохимических исследований и поисков месторождений высокочистого кварцевого сырья путем создания специализированной ГИС-системы, основанной на разработанной системе пространственно-геохимических критериев выявления перспективных

з

площадей и оригинальных методах и средствах организации, обработки и представления данных с учетом возможности ЗД-картографирования.

Основные задачи:

• сбор данных (аналитические данные, петрографические, минералогические описания и т.п.) за период 1998-2013 гг., разработка структур данных, оптимальных для математической обработки всего массива разнородной геоинформации и организация системы хранения;

• создание информационно-картографического обеспечения, в том числе, разработка методики формирования ЗО-карто графического обеспечения ГИС для высокогорных областей на основе общедоступных источников геоданных;

• геоинформационный анализ созданной базы данных, выявление пространственно-геологических особенностей кварцевых объектов, выделение признаков, подходящих для формирования системы поддержки принятия решений о перспективности площади;

• создание программного обеспечения для автоматизированного формирования картографических представлений, оптимальных для анализа геохимической обстановки специалистами-геологами, внедрение его в созданную ГИС;

® оценка применимости созданного инструмента для дальнейших исследований и поисков месторождений высокочистых кварцитов в региональном масштабе. Построение карты прогноза перспективности тррритории Восточного Саяна на высокочистое кварцевое сырье.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые разработано тематически-ориентированное ГИС-обеспечение для геолого-геохимических исследований месторождений высокочистого кварцевого сырья, включающее многопользовательскую базу данных "Суперкварциты", объединенную с инструментами пространственного и математического моделирования и ориентированную на визуализацию геохимических особенностей изучаемых объектов в трёхмерном виде. На основе архивных данных и новой пространственной информации представлены обобщенные материалы исследований. Разработан оригинальный метод и средства для формирования комплексных визуальных представлений геолого-геохимической обстановки с помощью интегральных геохимических

показателей, более компактный по сравнению с традиционными послойными картами и обеспечивающий экспрессное выделение перспективных на высокочистое кварцевое сырье площадей. Разработана методика создания ЗД-картографического обеспечения для горных районов Восточной Сибири, которая может быть использована для решения различных геологических задач. Показана роль и преимущества современных открытых ГИС-технологий как средства обеспечения инициативных научных исследований. Созданные методы и ГИС-средства обеспечивают автоматизацию дальнейших исследований и поисков месторождений и проявлений сверхчистых кварцитов по всей территории Восточной Сибири, предложенные методические решения позволяют создавать аналогичные геоинформационные системы для других видов полезных ископаемых. Оригинальность разработанных средств подтверждена свидетельствами Роспатента.

Фактический материал и методика исследований. Основу диссертационной работы составили материалы полевых исследований с участием автора с 2010-2013 гг. в Восточном Саяне. Также использованы объединенные фондовые материалы Института геохимии СО РАН (г. Иркутск). Создаваемая информационная система включает следующие программные средства: ГИС-пакеты Quantum GIS; серверы баз данных PostgreSQL с расширением PostGIS, оригинальное математико-картографическое обеспечение реализовано на языках python и pgSQL. Для создания картографических материалов использовалась информация из открытых источников геоданных: топографические карты масштабов 1:200000, 1:100000, спутниковые данные дистанционного зондирования Земли — AsterGDEM и SRTM. Все программные средства и пространственные материалы, использованные при выполнении диссертационной работы, являются открытыми и бесплатными.

Основные защищаемые положения.

1. Автоматизация оценки перспективности территории Восточного Саяна на высокочистое кварцевое сырье достигается созданием ГИС, структура и правила которой формируют методологическую основу геолого-геохимических исследований.

2. Разработанный алгоритм создания цифровых моделей рельефа высокогорных областей на основе открытых геоданных позволяет пространственно позиционировать данные точнее, чем GPS-привязка,

и обеспечивает более широкий перечень решаемых геолого-геохимических задач.

3. Математико-картографическое обеспечение ГИС, созданное на основе методов уменьшения размерности данных без потери информативности и выявленных в рамках экспертного подхода признаков месторождений высокочистого кварцевого сырья, повышает эффективность и оперативность визуального анализа геолого-геохимических данных.

Личный вклад. Автор лично участвовала в полевых работах на территории Восточного Саяна в местах проявлений и месторождений высокочистых кварцитов в период 2010-2013 гг. Все результаты, лежащие в основе диссертационной работы, получены автором самостоятельно либо разработаны под её руководством.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных совещаниях с 2011 г.: XIV междисциплинарном симпозиуме "Порядок, беспорядок и свойства оксидов" (СЮРО-М, Лоо, 2011 г.), Научно-технической конференции «Геонауки» (Иркутск,

2011 г.), Минералогическом семинаре «Кристаллическое и твердое некристаллическое состояние минерального вещества» (Сыктывкар,

2012 г.)., XVII научном симпозиуме имени академика М.А.Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2013 г.), Научно-технической конференции «Геонауки» (Иркутск, 2013 г.), Конференции молодых ученых «Современные проблемы геохимии» (Иркутск, 2013 г.) и др.

Публикации и объекты интеллектуальной собственности. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК.

К основным научным достижениям также относится разработанная геоинформационная система, выраженная в виде двух объектов интеллектуальной собственности: «Программное обеспечение пространственных расчетов геохимических модулей (Мос1иЬ0», свидетельство № 2013617503 от 15.08.2103 г., и «Аналитическая база данных информационной системы изучения месторождений кварцевого сырья Восточного Саяна (БД «Суперкварциты»), свидетельство № 2013620877 от 31.08.2013 г.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 110 страницах, включая список литературы из 81 источника, 50 иллюстраций, 14 таблиц.

6

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю - к.г.-м.н. A.B. Паршину за рекомендации и советы на протяжении всей работы. Д.ф.-м.н., профессору А.И. Непомнящих за ценные замечания и помощь в получении материалов. Автор признательна сотрудникам ИГХ СО РАН к.г.-м.н. A.M. Федорову за консультации и экспертные оценки, аспиранту С.А. Шестакову за помощь при создании программного обеспечения, а также д.г.-м.н. В.Н. Анфилогову и к.г.-м.н. М.А. Игуменцевой (Ин-т минералогии УрО РАН) за помощь при проведении полевых исследований.

Глава 1. Состояние проблемы и актуальность исследований.

В главе рассматривается проблема современного состояния российской минерально-сырьевой базы кварцевого сырья, не способной удовлетворить в необходимом объёме потребление мировой и отечественной промышленности. Особенно интенсивно растет потребление высококачественного кварцевого сырья, что привлекает внимание к проблеме поисков новых месторождений особо чистого кварца (ОЧК). На территории Российской Федерации учтены несколько десятков месторождений кварцевых песков и песчаников. Из всего количества эксплуатируемых месторождений, большая часть находится в европейской части. В связи с этим, территория Восточного Саяна, за счет наличия месторождений и проявлений высокочистого кварцевого сырья (гранулированный кварц), является наиболее перспективной площадью для расширения минерально-сырьевой базы высокочистого кварцевого сырья России.

Эффективная система поисков требует системы критериев оценки перспектив площади на различные типы кварцевого сырья. Эталонным месторождением, геолого-геохимические особенности которого лежат в основе разрабатываемой системы обеспечения исследований, является месторождение Бурал-Сарьдаг. Разными учеными (Воробьев В.И., Быдтаева Н.Г., Табинаев В.П.) было предложено несколько моделей формирования этого месторождения, дана характеристика основных типов кварцитов, выделен новый тип кварцитов - «суперкварциты» (Воробьев В.И. и др., 2004). В 2012 г. была предложена новая модель формирования месторождения Бурал-Сарьдаг (Федоров, 2012), согласно которой образование суперкварцитов произошло в ходе динамо-термально-метасоматических преобразований первичных кремнисто-

7

карбонатных пород иркутной свиты под воздействием продвигающихся по ним пород офиолитового покрова. Эта модель позволяет объяснить более широкий диапазон особенностей (геохимических, минералого-петрографических, структурных и др.) этого типа кварцевого сырья, она представляется наиболее применимой с позиций дальнейших поисков, и позволяет предложить формализованную систему пространственно-геохимических признаков, позволяющих оценить перспективность конкретных территорий. Для этого необходимо решить два типа задач: 1) оценить применимость предложенной A.M. Федоровым модели, 2) на основе модели определить и формализовать пространственно-геохимические критерии, которые позволят автоматизировано выявить перспективные участки в региональном масштабе. Для решения этих задач имеется большой объем накопленного в ходе исследований, проводимых ИГХ СО РАН в 1998-2013 гг. разнородного материала, который требует систематизации и обработки на современном уровне.

Решать выше обозначенные задачи предлагается с помощью ГИС-технологий, как современного средства хранения, комплексной обработки и согласованного представления пространственно распределенных данных. Необходимо разработать и создать проблемно ориентированную геоинформационную систему, решив при этом задачи организации системы хранения разнородной геолого-геохимической информации (Гл. 1); разработать систему аналитических инструментов пространственного и математического моделирования с учетом рельефа местности, обеспечить пространственную привязку архивных данных, не имеющих высотных отметок (так как ранее у исследователей не было возможности измерить данную характеристику) (Гл. 2); реализовать новые виды комплексных картографических представлений геолого-геохимической обстановки, наилучшим образом обеспечивающие визуальное выявление перспективных площадей (Гл. 3).

Совокупность разработанных методов, средств и критериев позволит автоматизировать решение задач поисков и исследований месторождений высокочистого кварцевого сырья в случае перехода работ от фундаментальных к прикладным. Для этого геоинформационная система должна выполнять роль методической основы научно-поисковых исследований, устанавливая систему правил, обеспечивающих необходимую полноту собираемой

8

геоинформации и предоставляя различным группам пользователей итоговую информацию в максимально удобном для принятия решений виде.

Глава 2. Система хранения данных и ее роль в геоинформационном подходе. Поэтапно описана разработка тематически ориентированной многопользовательской ГИС «Суперкварциты», предоставляющей структурирование данных с учетом оптимизации их дальнейшей обработки. Показана роль геоинформационной системы как методической основы исследований и поисков, роль которой особенно высока в случае площадных работ, в которые вовлечено большое количество сотрудников средней квалификации.

Поскольку, комплексные геолого-геохимические исследования месторождений «суперкварцитов» требуют участия специалистов различного профиля: геологов, геохимиков, химиков и др., исследование месторождений и проявлений высокочистого кварцевого сырья производилось с применением петрографических, минералогических и аналитических методов. Это означает, что база данных должна содержать различные виды атрибутивной информации: числовую, текстовую, графическую. Исходя из этого, созданная БД состоит их пяти основных логических блоков (рис. 1):

• «Пространственные характеристики», содержит данные полевых геологических исследований: каталог точек и информацию о пробоотборе (пространственные характеристики);

• «Непространственные описания», представляет собранные минералогические и петрографические исследования (описание шлифов), а также стратиграфию;

• «Результаты химического анализа», дает геохимическую характеристику проб по данным химического анализа (ISP MS, силикатный, пламенная фотометрия, атомно-эмиссионный);

• «Аналитический» блок хранит результаты математических операций над данными и формирует таблицы, оптимальные для дальнейшего картографирования (подробно описан в гл. 3).

• Особенностью базы данных «Суперкварциты» является хранение внутри базы информации о рельефе местности в виде поля точек XYZ, представляющих собой цифровую модель местности.

С учетом разного типа материала, поступающего в БД, предлагается схема информационного потока исследований

Рис. 1. Структура базы данных «Суперкварциты».

суперкварцитов, которая приведена на рис. 2. Данная схема дает

ограничение на сбор и типы данных, а также диктует требования

будущим исследователям, устанавливая правила пробоотбора с учетом

недостатков и достоинств полевых исследований прошлых лет.

ю

Рис. 2. Схема информационного потока ГИС «Суперкварциты».

В качестве сервера баз данных используется объектно-реляционная система управления базами данных PostgreSQL с пространственным расширением PostGIS, обеспечивающим хранение в базе географических данных. СУБД распространяется по лицензии

GNU/GPL, то есть является свободно распространяемым

и

программным обеспечением. Поддержка БД практически неограниченного размера гарантирует отсутствие проблем с хранением и обработкой больших массивов данных.

Поддерживаются различные пространственные и непространственные клиентские интерфейсы. Структура базы данных оптимизирована для эффективной работы математико-картографического аппарата, который обеспечивает поддержку принятия решений о перспективах площади.

Созданная геоинформационная система отличается от «классических» ГИС-проектов рядом особенностей.

Во-первых, ГИС выступает в роли метода выполнения исследований, регламентирующего внесение информации в базу данных в полуготовом виде, что обеспечивает её полноту и гарантирует возможность дальнейшей комплексной обработки. Методика оценки перспектив исследуемых площадей базируется на информационном потоке, тем самым диктуя правила оформления поступающей информации, а также типов ее форматов, что значительно упрощает работу с данными. Роли, права, интерфейсы различных групп пользователей обеспечивают целостность данных и соответствуют уровню их должностных обязанностей. Структура содержит в себе все необходимые данные для геолого-геохимических исследований месторождений и проявлений сверхчистого кварцевого сырья. Она позволяет объединить архивные данные, привязать и организовать их.

Во-вторых, вместо обработки данных конечным пользователем, предлагается использовать систему математической предобработки данных на уровне СУБД, с помощью разработанного комплексного математико-картографического обеспечения. Результаты работы этого обеспечения представлены в виде полуавтоматически формирующихся пространственных таблиц, хранимых в основной БД.

Третьей особенностью ГИС «Суперкварциты» является включение картографического обеспечения в состав базы данных. В блоке «Информационное обеспечение» хранится векторная цифровая модель рельефа исследуемой местности. Это позволяет в полной мере реализовать преимущества клиент-серверной архитектуры системы, снижает нагрузку на рабочие станции и обеспечивает хранение и многопользовательский доступ к пространственной информации потенциально неограниченного объема, что позволяет выполнять исследования не только в локальном, но и в региональном масштабе.

12

Оригинальность предложенного подхода подтверждена свидетельством Роспатента № 2013620877 от 31.08.2013 г. «Аналитическая база данных информационной системы изучения месторождений кварцевого сырья Восточного Саяна (БД «Суперкварциты»), свидетельство № 2013620877 от 31.08.2013 г.

Глава 3. Информационно-картографическое обеспечение ГИС «Суперкварциты». Особенности условий формирования месторождений суперкварцитов требуют представления и изучения геолого-геохимической информации с обязательным учётом всех трёх координат точек пробоотбора, в связи с чем встает вопрос создания информационно-картографического обеспечения ГИС. По данным детальных исследований разных групп ученых был накоплен большой объем геолого-геохимического материала, при этом архивные данные 1998-2008 гг. не имели высотной привязки. Из нескольких возможных способов решения этой проблемы, наиболее удачным представляется внедрение в ГИС цифровой модели рельефа территории [Демина и др., 2013]. Таким образом, задача формирования картографического обеспечения соответствует проблеме построения максимально корректной цифровой модели рельефа, подходящей для трехмерного геоинформационного моделирования месторождений полезных ископаемых, как средства наиболее эффективной пространственной организации разновременных данных. Производится сравнение применимости к задачам работы общедоступных источников геоданных: AsterGDEM, SRTM, топокарт Ml: 100000. Установлено, что специальные геодезические работы не являются необходимыми, разработана следующая методика построения ЦМР, удовлетворяющих требованиям модели формирования максимально корректных цифровых моделей рельефа для геоинформационного обеспечения геолого-поисковых работ:

На первом этапе определялся оптимальный источник геоданных для его комплексирования с изолиниями топокарты. Корреляционный анализ показал, что на данной территории в более высоких частях (от высоты 2160 м) рельефа лучшую сходимость с изолиниями топокарты имеет ЦМР SRTM 4.2, в то время как в более низких плоскостях (до 2160 м) качество рельефа ЦМР AsterGDEM лучше. В итоге, наиболее корректная ЦМР была построена по методике, заключающейся в реэкспорте TIN-модели на основе данных рельефа топографической карты в GRID-массив точек XYZ по регулярной сети 5x5; экспорте данных ЦМР SRTM и AsterGDEM в GRID XYZ (в соответствии с

13

критерием полученной ранее высотной границы) также 5x5 м; и простом комплексировании данных топо и ДЗЗ. Такая размерность не случайна и получена опытным путём: серия построений моделей с различным размером ячейки, как одинаковой для карты и ДЗЗ (20x20, 15x15, 10x10, 7x7, 5x5, 3x3), так и разных (5x10, 10x5) показывает, что уменьшение ячейки не приводит к улучшению результата.

По приведенной методике, как пример, была построена ЦМР месторождения высокочистого кварцевого сырья Бурал-Сарьдаг (рис. 3). Во время полевых работ 2013 г. производилась проверка точности ЦМР: проводились одновременные измерения координат несколькими ОРБ-навигаторами в одной точке на контрольной высоте 2700 м (по топографической карте). Анализ полученных данных показал, что один ОР8-навигатор в среднем дает погрешность 37-39 м по вертикали, тогда как среднестатистическое отклонение по результатам суммы измерений четырех наиболее современных приборов (вагшт 62Б) составляет всего 3-5 м. Учитывая, что во время полевых исследований измерения координат выполняются одним навигатором, точность фиксации координат точек пробоотбора с помощью одного ОРБ-приемника представляется недостаточной. С другой стороны, ЦМР по итогам всех исследований на высотах 2200-2700 отлична от реального рельефа местности в среднем на 3 м по вертикали, что подтверждает ее применимость и верность выбранного подхода.

Рис. 3. Фрагмент итоговой ЦМР Бурал-Сарьдаг с точками пробоотбора.

Информационно-картографическое обеспечение ГИС в виде ЦМР обеспечивает следующие преимущества: позволяет реализовать картографическое ЗО-представление архивных геолого-геохимических данных, не имеющих высотных отметок; дает возможность проверки и подтверждение предложенной на основе детальных петрографо-геохимических исследований оригинальной концепции формирования высокочистых кварцитов Восточного Саяна, представляет потенциальный выход на пространственно-геохимические критерии поисков месторождений высокочистого кварцевого сырья.

Разработанный метод построения ЦМР позволяет решать различные геолого-геохимические задачи, в том числе не связанные с поисками или исследованиями месторрождений кварцевого сырья.

В универсальных ГИС-пакетах обычно используются отдельные растровые или векторные слои, хранимые в файловой системе, однако в данной работе предлагается отличный от классического подход: пространственная информация является частью базы данных (блок «Информационное обеспечение»).

Глава 4. Математическое обеспечение и новые способы представления данных. Одним из центральных вопросов, возникающих при создании геоинформационных систем, является проблема организации компактных и научно-обоснованных визуальных представлений геолого-геохимической обстановки, упрощающих анализ данных и принятие решений. Эта проблема принципиально не решается в случае применения универсальных ГИС-пакетов, таких как Агс015 или Мар1пГо. В данной работе решается проблема построения эффективного и проблемно ориентированного на исследования кварцитов картографического обеспечения геохимических исследований.

Для ускорения визуального анализа и снижения требований к квалификации исследователей необходимо решить две задачи: во-первых, сократить количество монополей (которое в БД «Суперкварциты» исходно достигает нескольких десятков, что значительно затрудняет принятие решений), представляемых исследователю для визуального анализа и сопоставления, не потеряв при этом полноты представляемой информации; во вторых, на основе экспертного подхода разработать оригинальные легенды вместо относительных ("от минимума значений признака до максимума"), удовлетворяющие региональным особенностям геологической среды и требованиям экспертов-геологов и геохимиков. Задачи решаются с

15

помощью разработки оригинального программного обеспечения, выполняющего расчет и дальнейшее картографирование комплексных индикаторов геохимических процессов, последующего экспертного анализа, направленного на разработку научно обоснованных критериев классификации сформированных слоев.

Из всех видов комплексного математического анализа, позволяющих сократить количество значимых признаков без потери необходимой информации, был выбран подход, основанный на расчете из данных химического анализа проб комплексных индикаторов - «модулей», к которым часто прибегают эксперты-геохимики. В данной работе этот метод реализован на основе картографического подхода. Разработано специализированное программное обеспечение «ModuLi», которое реализует необходимые математические операции над данными и формирует таблицы пригодной для дальнейшего картографирования структуры.

Расчеты выполняются на уровне СУБД и не требуют действий от исследователя. В «Аналитическом» блоке содержится информация, необходимая для расчетов комплексных литохимических характеристик, и пространственные таблицы с результатами вычислений. БД «Суперкварциты» содержит более 40 геохимических параметров точек пробоотбора, требующих визуального представления исследователю. Из всего набора аналитических данных на основе таблицы приоритетов методов анализа «decsupport_priority», которая определяет правила отбора данных из блока «Результаты химического анализа», в результате формируется таблица «decsupportsamples», на основе которой производятся расчеты, в итоге формируется таблица модулей «decsupport_modules», содержащая рассчитанные для каждой точки пробоотбора интегральные геохимические показатели. В результате автоматизированно формируются слои информационно-картографического обеспечения.

Для решения задач организации компактных и научно-обоснованных визуальных представлений геолого-геохимической обстановки при исследованиях высокочистого кварцевого сырья, а также с позиций поддержки решений при оценке перспективности площадей, минимально необходимыми и достаточными являются 4 комплексных «модуля»: Eu/Eu*, Ce/Ce*, LREE/HREE и сумма примесных компонентов. Значения каждого из этих показателей характеризуют геологический процесс или явление. Пример

16

представления распределения модуля «Се/Се*» (отражает условия осадконакопления в районах выходов кремнисто-карбонатных толщ) представлен на рисунке 4.

X Се_Се

0 0.1 -0.5 О -0.7

Ф 0.7 -0.9 ф 0.9 -1.1 ф 1.1 -4.3

Рис. 4. Пример расчета модуля Се/Се*.

Анализ полученного изображения в совокупности с рельефом позволяет сделать вывод, что в пределах изученной площади на месторождении кварцитов Бурал-Сарьдаг, Се-модуль может говорить о степени метасоматического преобразования исходных пород. «Темно-синий» класс соответствует породам, развитым на контакте с интрузивным телом и характеризует процесс «заражения» кварцитов материалом гранитоидов. Метасоматические кварциты принадлежат к «белым» классам (отличающимся по химическому составу). «Красный» класс характеризует присутствие «суперкварцитов». «Голубой» класс, в данном случае, указывает на влияние на кварциты вещества из нижележащих толщ вдоль нескольких разломов различного простирания.

Аналогичная система классификации, в которой перспективные и неперспективные участки явно отражаются цветом, разработана и для других показателей. Для этого применен экспертный подход, основанный на консультациях с ведущими

17

специалистами-геохимиками в области высокочистого кварцевого сырья Классы для каждого из атрибутов реализованы в виде qml-файлов для клиентских интерфейсов Quantum GIS и SLD-файлов для представления через Geoserver в веб-интерфейсах.

Основываясь на разработанной методике и средствах её обеспечения, выполнен анализ перспектив территории Востояного Саяна на высокочистое кварцевое сырье. На рисунке 5 приведена схема возможного прогноза дальнейших поисково-исследовательских работ, где полигонами разного цвета отмечены перспективные типы кварцевого сырья.

Наиболее перспективными областями «суперкварцитов» представляются месторождение Бурал-Сарьдаг и район проявления Урда-Гарган. Менее чистое, но также подходящее для хозяйственной деятельности сырье, запасы которого, основываясь на модели образования кварцевых месторождений должны значительно превосходить «суперкварциты», в связи с чем оно не менее привлекательно для добычи, локализованы в районах в участках: Окинский, Урунге-Нурский, Хара-Нурский и Холбинский, а также Бурал-Сарьдагский и Урда-Гарганский.

Заключение. В результате исследования разработаны теоретические основы построения комплексных проблемно ориентированных геоинформационных систем обеспечения геолого-геохимических исследований, создан комплекс геоинформационных средств, позволяющих значительно упростить и ускорить анализ геолого-геохимической обстановки в районах, перспективных на обнаружение кварцевых месторождений.

Разработана пространственная БД, обеспечивающая изучение месторождений суперкварцитов в рамках геоинформационного подхода и ориентированная на Зс1-моделирование геологической обстановки с помощью интегральных геохимических показателей. БД позволила организовать и комплексно проанализировать данные за пятнадцать лет;

Создана геоинформационная система, объединившая в себе многопользовательскую базу данных "Суперкварциты" и инструменты пространственного и математического моделирования. ГИС «Суперкварциты» имеет принципиальные структурные отличия от «классических» ГИС-проектов;

Разработана методика построения цифровых моделей рельефа высокогорных областей, применимая для различных районов и

¡8

решаемых задач. Доказано, что точность модели превосходит качество привязки, получаемое с помощью обычных ОРБ-навигаторов в реальных условиях. При помощи построенной ЦМР организована привязка архивных данных, не имевших г-координаты;

Рис. 5. Схема прогноза перспективности территории Восточного Саяна на высокочистое кварцевое сырье.

19

На основе выявленных пространственно-геохимических особенностей месторождений высокочистого кварцевого сырья разработано оригинальное математико-картографическое обеспечение ГИС, включающее классы атрибутов ГИС, разработанные на основе экспертного подхода. Автоматизировано формируемые представления данных и методика их анализа обеспечивают явное визуальное выделение перспективных площадей. Создана прогнозная карта, служащая навигатором дальнейших геолого-геохимических исследований.

Итоговая ГИС реализует формализованную систему пространственно-геохимических критериев поисков и разведки месторождений и проявлений высокочистого кварцевого сырья, обеспечивает методическую поддержку оценки перспективности изучаемой территории. Аналогичные геоинформационные системы могут быть использованы для решения задач исследований и поисков на различные виды полезных ископаемых.

Список основных публикаций по теме диссертации Статьи в изданиях перечня ВАК РФ

1. Демина О.И., Паршин A.B., Федоров A.M., Шестаков С.А. Методика создания корректной цифровой модели рельефа на основе открытых источников геоданных (на примере месторождения Бурал-Сарьдаг) // Георесурсы, 2013, №3 (53), с.3-9;

2. Демина О.И., Паршин A.B., Федоров A.M. Геоинформационное обеспечение геолого-геохимических исследований и поисков месторождений сверхчистого кварцевого сырья на территории Восточного Саяна // Фундаментальные исследования, 2013, №10(8), с.1778-1782;

3. Паршин A.B., Мельников В.А., Демина О.И., Руш Е.А. ГИС как судовая электронно-картографическая система // Вестник Иркутского государственного технического университета, 2012. - № 1, с.40-46;

4. Демина О.И., Мамонтова С.Г., Михайлов М.А., Демина Т.В., Богданова Л.А. Об использовании природного кварца при твердофазном синтезе бериллиевого индиалита // Вестник Иркутского государственного технического университета, 2012. -№ 8, с. 47-52.

Объекты интеллектуальной собственности

1. Программное обеспечение пространственных расчетов геохимических модулей (ModuLi), свидетельство № 2013617503 от 15.08.2103 г., приоритет от 24.06.2013 г.

2. Аналитическая база данных информационной системы изучения месторождений кварцевого сырья Восточного Саяна (БД «Суперкварциты»), свидетельство №2013620877 от 31.08.2013 г., приоритет от 24.06.2013 г.

Материалы конференций

1. Демина О.И., Шестаков С.А., Паршин A.B. Новые способы пространственного моделирования месторождений кварцевого сырья Восточного Саяна // Проблемы геологии и освоения недр: Труды XVII Международного симпозиума имени академика М.А. Усова. Том I; -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013, с. 181182.

2. Демина О.И. Геоинформационное моделирование для решения задач исследований и поисков суперкварцитов Восточного Саяна// Материалы конференции молодых ученых Современные проблемы геохимии-2013г, с. 161-163.

3. Демина О.И. Трехмерное моделирование рельефа для решения задач изучения месторождений высокочистого кварцевого сырья Восточного Саяна // Труды конференции «Геонауки - 2013: актуальные проблемы изучения недр», 2013 г. (приняты в печать).

4. Демина О.И., Зеленая О.Г., Паршин A.B. Применение ГИС-технологий для оценки влияния строительства газопроводов на общую экологическую обстановку// Природа и общество: взгляд из прошлого в будущее: Материалы конференции XVII всерос. конф. - Иркутск-Аршан: Изд-во ИГ СО РАН, 2011. - С. 202-203.

5. Демина О.И., Мамонтова С.Г., Михайлов М.А., Демина Т.В., Богданова JI.A. О влиянии формы оксида кремния на процесс твердофазного синтеза нестехиометричного бериллиевого индиалита/ Труды 14-го международного симпозиума, 2011 - T.I, с. 127-129.

6. Демииа О.И., Михайлов М.А., Мамонтова С.Г., Дёмина Т.В., Богданова JI.A. «Структурные преобразования при твердофазном получении нестехиометричного бериллиевого индиалита из смеси MgO, BeO, А1203 и природного кварца» // Материалы минералогического семинара с международным участием «Кристаллическое и твердое некристаллическое состояние

минерального вещества проблемы структурирования, упорядочивания и эволюции структуры», 2012, с. 111-112.

7. Демина О.И., Михайлов М.А., Мамонтова С.Г., Дёмина Т.В., Богданова JI.A. О влиянии кварца на процесс твердофазного синтеза нестехиометричного бериллиевого индиалита // Всероссийское совещание Современные проблемы геохимии, посвященное 95-летию со дня рождения академика JI.B. Таусона, 2012 - Т.З, с. 276-279.

8. Мамонтова С.Г., Демина О.И. О синтезе Mg, Al, Ве-силиката из прекурсоров с различной химической предысторией // XIII Всероссийская молодежная научная конференция с элементами научной школы — Химия силикатов: вчера, сегодня, завтра (к 125-летию академика И.В. Гребенщикова), 2012, с. 68-69

9. Mihailov М.А., Krivovichev S.V., Mamontova S.G., Démina T.V., Bogdanova L.A., Belozerova O.Yu, Démina O.I. Evolution of structural complexity during formation of Mg-Be-Al silicates (experiment and interpritation) // Abstract volume III International Conference Cristallogenesis and mineralogy, 2013, p. 96-97.

Подписано к печати 15.11.2013 г. Формат 60*84/16. Объем 1,4 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 615. Издательство Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. 664033 г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Демина, Ольга Игоревна, Иркутск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук

УДК [910.2, 004.925] На правах рукописи

04201 4 53 1 «53

ДЕМИНА ОЛЬГА ИГОРЕВНА

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРНЫХ РАЙОНОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВЫСОКОЧИСТОГО КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ)

Специальность: 25.00.35 - геоинформатика

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: к.г.-м.н. Александр Вадимович Паршин

Иркутск - 2013

Оглавление

Введение.........................................................................................................................4

Глава 1. Состояние проблемы и актуальность исследований.................................10

1.1 .Минерально-сырьевая база (МСБ) высокочистого кварцевого сырья ........11

1.2.Первые исследования высокочистых кварцитов Восточного Саяна...........13

1.3.Модели формирования месторождения «суперкварцитов» Бурал-Сарьдаг 16

1.4.Геоинформационный подход к изучению высокочистого кварцевого

сырья..........................................................................................................................19

Глава 2. Система хранения данных о МСБ и её роль в геоинформационном

подходе ........................................................................................................................24

2.1 .Обсуждение требований к ГИС ......................................................................24

2.2.Проектирование системы хранения ...............................................................28

2.3.Программное обеспечение и его роль в ГИС «Суперкварциты».................31

2.4.База данных «Суперкварциты»........................................................................33

2.5.Структура геоинформационной системы.......................................................40

2.5.1.Интерфейсы и пользователи ГИС............................................................43

2.5.1.1. Категории пользователей и права....................................................43

2.5.1.2. Пространственные и непространственные интерфейсы................44

2.6.Особенности геоинформационной системы...................................................47

Глава 3.Информационно-картографическое обеспечение ГИС

«Суперкварциты»........................................................................................................49

3.1.Проблема картографического обеспечения ГИС «Суперкварциты»...........49

3.1.1.Варианты решения проблемы пространственной привязки архивных

геоданных.....................................................................................................................50

3.2.Источники данных.............................................................................................53

3.3.Выбор методик комплексирования данных....................................................61

3.4.Оценка точности модели и обсуждение результатов ...................................67

3.5.Выводы по главе ...............................................................................................72

Глава 4. Математическое обеспечение и новые способы представления

данных..........................................................................................................................74

4.1. «Классический» подход к представлению геоинформации о МСБ и его недостатки применительно к геохимии ...................................................................74

4.2. Блок «Поддержки принятия решений»..........................................................84

4.3. Математико-картографическое обеспечение на основе экспертного подхода.........................................................................................................................86

4.3.1. Математическое обеспечение..................................................................86

4.4. Примеры комплексных представлений и выводы........................................89

4.5 Анализ данных и прогнозирование.................................................................95

4.6.Выводы по главе ...............................................................................................97

Заключение...................................................................................................................99

Литература..................................................................................................................101

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

За последние годы потребление мировой и отечественной промышленностью высококачественного кварцевого сырья возросло в десятки раз. Кварц широко используется во всех отраслях промышленного производства, определяющих уровень развития высоких технологий (авиационной, космической, электротехнической, радиоэлектронной, полупроводниковой, медицинской и др.). Минерально-сырьевая база (МСБ) кварцевого сырья на территории Российской федерации представлена несколькими десятками месторождений кварцевых песков и песчаников. Большинство эксплуатируемых месторождений находятся в европейской части страны. Возникший дефицит кварцевого концентрата в России восполняется импортом. Увеличивается интерес к различным проявлениям высокочистого кварцевого сырья, как одного самых качественных материалов - гранулированного и прозрачного жильного кварца. В Восточной Сибири перспективными регионами являются Иркутская область и Республика Бурятия (Восточный Саян).

Исследования месторождений и проявлений высокочистого кварцевого сырья в разное время проводилось разными группами ученых (П.А. Рощектаев, В.П. Табинаев, А.И. Непомнящих, В.Н Яшин и др.), вопросы их генезиса в значительной степени остаются дискуссионными. Предлагались различные модели формирования месторождений сверхчистого кварцевого сырья. В Институте геохимии СО РАН имеются данные многолетних исследований, которые позволяют по-новому взглянуть на условия формирования месторождений, разработать критерии выявления перспективных территорий, в том числе, находящихся за пределами Восточного Саяна. Эти данные разобщены, несогласованы и не могут быть комплексно проанализированы. В связи с этим, а также исходя из необходимости информационно-картографического обеспечения дальнейших исследований, предлагается

изучать месторождения и проявления высокочистых кварцитов, с помощью оригинальных, тематически ориентированных ГИС-средств. Объект исследования

Месторождения и проявления высокочистого кварцевого сырья Восточного Саяна, их пространственно-геохимические модели. Предмет исследования

Геоинформационное обеспечение геолого-геохимических исследований месторождений высокочистого кварцевого сырья, включающее методы и средства организации и комплексной обработки геоданных. Цель работы

Повышение эффективности геолого-геохимических исследований и поисков месторождений высокочистого кварцевого сырья путем создания специализированной ГИС, основанной на разработанной системе пространственно-геохимических критериев выявления перспективных площадей и оригинальных методах и средствах организации, обработки и представления данных с учетом возможности ЗД-картографирования. Основные задачи:

• сбор данных (аналитические данные, петрографические, минералогические описания и т.п.) за период 1998-2013 гг., разработка структур данных, оптимальных для математической обработки всего массива разнородной геоинформации и организация системы хранения;

• создание информационно-картографического обеспечения, в том числе, разработка методики формирования ЗБ-картографического обеспечения ГИС для высокогорных областей на основе общедоступных источников геоданных;

• геоинформационный анализ созданной базы данных, выявление пространственно-геологических особенностей кварцевых объектов, выделение признаков, подходящих для формирования системы поддержки принятия решений о перспективности площади;

• создание программного обеспечения для автоматизированного формирования картографических представлений, оптимальных для анализа геохимической обстановки специалистами-геологами, внедрение его в созданную ГИС;

• оценка применимости созданного инструмента для дальнейших исследований и поисков месторождений высокочистых кварцитов в региональном масштабе.

Научная новизна и практическая значимость

Впервые разработано комплексное ГИС-обеспечение для исследований месторождений сверхчистого кварцевого сырья, включающее многопользовательскую базу данных "Суперкварциты", объединенную с инструментами пространственного и математического моделирования и ориентированную на визуализацию геохимических особенностей изучаемых объектов в трёхмерном виде. На основе архивных данных и новой пространственной информации представлены обобщенные материалы исследований. Разработан оригинальный метод комплексных визуальных представлений геолого-геохимической обстановки с помощью интегральных литохимических показателей, более компактный по сравнению с традиционными послойными картами. Используются наиболее современные открытые ГИС-технологии и стандарты, доказывается их оптимальность как средства обеспечения инициативных научных исследований. Созданные методы и ГИС-средства обеспечивают автоматизацию дальнейших исследований и поисков месторождений и проявлений сверхчистых кварцитов по всей территории Восточной Сибири. Оригинальность разработанной ГИС подтверждена свидетельствами Роспатента. Фактический материал и методика исследований

Основу диссертационной работы составили материалы полевых исследований проведенных автором с 2010-2013 гг. в Восточном Саяне. Также использованы объединенные фондовые материалы Института геохимии СО РАН

(г. Иркутск). Создаваемая информационная система включает следующие программные средства: ГИС-пакеты Quantum GIS; серверы баз данных PostgreSQL с расширением PostGIS, математико-картографическое обеспечение реализовано на языке python. Для создания картографических материалов использовалась информация из открытых источников геоданных: топографические карты масштаба 1: 200000, 1:100000, спутниковые данные дистанционного зондирования Земли - AsterGDEM и SRTM. Все программные средства и пространственные материалы, использованные при выполнении диссертационной работы, являются открытыми и бесплатными. На публичную защиту выносятся следующие положения:

1. Автоматизация оценки перспективности территории Восточного Саяна на высокочистое кварцевое сырье достигается созданием ГИС, структура и правила которой формируют методологическую основу геолого-геохимических исследований.

2. Разработанный алгоритм создания цифровых моделей рельефа высокогорных областей на основе открытых геоданных позволяет пространственно позиционировать данные точнее, чем GPS-привязка, и обеспечивает более широкий перечень решаемых геолого-геохимических задач.

3. Математико-картографическое обеспечение ГИС, созданное на основе методов уменьшения размерности данных без потери информативности и выявленных в рамках экспертного подхода признаков месторождений высокочистого кварцевого сырья, повышает эффективность и оперативность визуального анализа геолого-гсохимических данных.

Личный вклад

Автор лично участвовала в полевых работах на территории Восточного Саяна в местах проявлений и месторождений высокочистых кварцитов в период 2010-2013гг. Все результаты, лежащие в основе диссертационной работы, получены автором самостоятельно либо разработаны с её участием.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских и международных совещаниях с 2011 года: XIV междисциплинарном симпозиуме "Порядок, беспорядок и свойства оксидов" (ODPO-14, п.Лоо, 2011г.)., Научно-технической конференции «Геонауки» (г.Иркутск, 2011г.)., Минералогическом семинаре «Кристаллическое и твердое некристаллическое состояние минерального вещества» (г.Сыктывкар, 2012 г.)., XVII научном симпозиуме имени академика М.А.Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г.Томск, 2013г.)., Конференция молодых ученых «Современные проблемы геохимии» (г. Иркутск, 2013г.) и др. Публикации и объекты интеллектуальной собственности

По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК.

К основным научным достижениям также относится разработанная геоинформационная система, представленная в двух объектах интеллектуальной собственности: «Программное обеспечение пространственных расчетов геохимических модулей (ModuLi)», свидетельство №2013617503 от 15.08.2103 г., и «Аналитическая база данных информационной системы изучения месторождений кварцевого сырья Восточного Саяна (БД «Суперкварциты»), свидетельство №2013620877 от 31.08.2013 г. Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 110 страницах, включая список литературы из 81 источника, 50 иллюстраций и 14 таблиц.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю - к.г.-м.н. A.B. Паршину за рекомендации и советы на протяжении всей работы. Д.ф.-м.н., профессору А.И. Непомнящих за ценные замечания и помощь в получении

материалов. Автор признательна сотрудникам ИГХ СО РАН к.г.-м.н. A.M. Федорову за консультации и экспертные оценки, аспиранту С.А. Шестакову за помощь при создании программного обеспечения, а также д.г.-м.н. В.Н. Анфилогову и к.г.-м.н. М.А. Игуменцевой (Ин-т минералогии УрО РАН) за помощь при проведении полевых исследований.

Глава 1. Состояние проблемы и актуальность исследований.

В главе рассматривается современное состояние российской минерально-сырьевой базы кварцевого сырья. Отмечается, что наиболее перспективной площадью Восточной Сибири является Восточный Саян (Бурятия). Приводятся результаты исследований этой территории разными группами ученых, рассматриваются различные модели формирования месторождений. Отмечается, что наиболее широкий диапазон особенностей (геохимических и др.) этого типа кварцевого сырья позволяет объяснить модель формирования месторождений «суперкварцитов», предложенная в 2012 г. A.M. Федоровым. Модель предлагается как базовая для выделения и формализации пространственно-геохимических критериев, которые позволят выявить перспективные на высокочистое кварцевое сырье участки в региональном масштабе, что позволит проводить дальнейшие поисковые исследования. Предлагается решать обозначенные задачи и производить дальнейшее изучение перспективных объектов с помощью ГИС-технологий, как современного средства хранения, комплексной обработки и согласованного представления пространственно распределенных данных. Отмечается, что имеется большой объем разнородного материала регионального масштаба, который может быть проанализирован на современном уровне, но который требует систематизации и комплексной обработки. Определяется роль ГИС как методической и технической основы исследований и поисков, формулируются требования к такой системе. Обосновывается невозможность использования в данном исследовании «классических» проприетарных ГИС. Предлагается автоматизировать решение задач поисков и исследований месторождений высокочистого кварцевого сырья, для чего необходимо разработать совокупность новых геоинформационных методов, средств и региональных критериев.

1.1. Минерально-сырьевая база (МСБ) высокочистого кварцевого сырья

За последние годы потребление мировой и отечественной промышленностью высококачественного кварцевого сырья возросло в десятки раз. Кварц широко используется во всех отраслях производства, определяющих уровень высоких технологий (космической, авиационной, военной, радиоэлектронной, медицинской, стекольной и др.). Также активное влияние имеет развитие микроэлектроники (выращивание монокристаллов, полупроводникового кремния, производство волоконно-оптических кабелей, резонаторов, фильтров). Кварцевое сырье является основой для изготовления абразивных материалов, огнеупоров, ферросплавов, карборунда, тиглей, химической посуды, наполнителей и др. (Ананьева, 2007). Область применения кварца расширена за счет производства кремнийорганических герметиков и каучуков, технических резин различной жесткости, кварцевой керамики, технического, прозрачного и непрозрачного, термо- и химически стойкого, крупногабаритного кварцевого стекла, монокристаллов пьезокварца, волоконно-оптического кабеля и т.д. Синтез же специальных материалов - для оптической и акустической электроники - предъявляет высокие требования к чистоте кварцевого сырья, перспективным источником которого являются кварциты (Коровкин, 2003). Одна из самых перспективных областей применения сверхчистого кварцевого сырья - кремний «солнечной» и полупроводниковой чистоты, высокоинтенсивные источники света, кварцевая керамика, монокристаллы пьезокварца, прецизионные оптические приборы. Также возрастают потребности традиционных областей использования ОЧК (ИКК, плавка и варка спецстекол и др.) (Аналитическая записка, 2005).

Минерально-сырьевая база кварцевого сырья Российской федерации представлена несколькими десятками месторождений в первую очередь гидротермального генезиса. Большинство эксплуатируемых месторождений находятся в европейской части страны в основном на Урале (Челябинская обл., Свердловская обл., Ханты-Мансийский автономный округ) и в Поволжье

(Республика Коми, Башкортостан) (Ананьева, 2007) и Карелии. Основным источником высокочистого сырья являются месторождения гранулированного и прозрачного жильного кварца. В Восточной Сибири известны месторо�