Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Комплексная прогнозо-металлогеническая оценка территорий на базе компьютерных технологий на примере Республики Ангола и Южного Приуралья России

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Карпузов, Александр Федорович, Москва

Российский Университет Дружбы На родов

На правах рукописи

Карцузов Александр Федорович

Комплексная прогнозно-металлогеническая оценка территорий на базе компьютерных технологий на примере Республики Ангола и Южного

Приуралья России

Специальность: 04.00.11. - геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых; металлогения.

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва

1999

Оглавление

Введение 3

1. Анализ современного состояния использования 7 информационно-аналитических систем при мониторинге минеральных ресурсов в России и за рубежом

1.1. Типизация современных И АС 7

1.2. Системы используемые при мониторинге мине- 12 ральных ресурсов и прогнозе полезных ископаемых

1.2.1. Системы-векторизаторы 12

1.2.2. Системы-вьюверы 13

1.2.3. Прикладные системы для обработки 14

изображений

1.2.4. Географо-информационные системы 16

1.2.5. Специализированные (гибридные) системы 20

1.3. Тенденции развития ИАС применительно к задачам 23

ттглл'рттл'зттл-иатоттттлт^лттттатултт лттлтт»|»л ^а««1гтл«мтт! npwi I1V7.J11 1 ^IIHIWCIWH V714VI1iC p p Fi 1 W p FI FI

2. Концепция и методология прогнозно-металлогенической 26 оценке территорий на базе компьютерных технологий

2.1. Основные понятия и термины 27

2.2. Компьютерная технология прогнозно-металлоге- 29 нической оценке территорий

2.2.1. Ввод и создание баз данных 35

2.2.2. Анализ и формирование прогнозно-поисковых 36 моделей

2.2.3. Прогнозная оценка территорий 38

2.2.4. Оценка прогнозных ресурсов 40

3. Прогнозно-металлогеническая оценка территории 41 Анголы с использованием компьютерной технологии

Map/Info

3.1. Геодинамические обстановки и вещественные 42 комплексы Анголы

3.2. Полезные ископаемые Анголы 47

3.2.1. Железные руды 50

3.2.2. Алмазы 52

3.2.3. Золото 53

3.2.4. Медь 55

3.2.5. Медь, никель, платина 57

3.2.6. Редкие металлы 57

3.3. Прогнозно-металлогеническое районирование 59 территории Анголы

3.3.1. Алмазоносные кимберлитоконтролирующие 63 зоны

3.3.2. Золотоносные прогнозно-металлогенические 69

зоны

3.3.3. Меденосные прогнозно-металлогенические 69

зоны

3.3.4. Никеленосные прогнозно-металлогенические 70 зоны л

4. Прогнозная оценка Южного Приуралья на выявление 72

месторождений медистых песчаников с использованием компьютерной технологии ПАРК

4.1. Особенности геологического строения южной части 72 Предуральского краевого прогиба

4.2. Полезные ископаемые и месторождения медистых 84 песчаников

4.3. Прогнозно-металлогеническая оценка Предураль- 86 ского краевого прогиба на выявление медистых

песчаников с использованием компьютерных технологий

Заключение 97

Список литературы 99

ВВЕДЕНИЕ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук выполнена в Российском Университете Дружбы Народов и межрегиональном геолого-картографическом центре " ГЕОКАРТ" и явилась результатом обобщения авторских идей и разработок по материалам прогнозно-металлогенических исследований за период с 1975 по 1998 годы , которыми автор руководил или, в которых принимал непосредственное участие.

Одной из характерных тенденций развития мировой геологии является ее информатизация ( развитие информационных систем и компьютерных технологий )„ а также повышение за счет этого прогностических свойств итоговых карт и достоверности поисковых результатов. Прогноз и поиски всех видов полезных ископаемых базируются на выявлении объективных закономерностей их образования и размещения. До появления компьютерных технологий в прогнозных оценках всегда был заложен большой процент субъективности, присущий в целом методу экспертных оценок. Вместе с тем весь тот огромный фактический материал, накопленный и собранный российскими

га/лпАгоили \ т-\тгсь иооА^итмлил л^л^тттпть гт^гч^/лг^л ли тг» тттттГ- тя ЛТПЛ71ЛГХ г? ат^ ^р-з

1 Ч/Ч^ли! йШС1; у и^'У/Ш,»! I и, 1 и 11 VI р^1 и ЧУхО

использрвания компьютерных технологий ( КТ ) и информационно- аналитических систем ( ИАС ). Многолетние работы, проведенные автором по изучению эффективности использования компьютерных технологий при прогнозно-металлогенических исследованиях показали, что альтернативы этому направлению нет. Практически во всех случаях использование КТ повышает достоверность и обеспечивает многовариантность прогноза, ведет к пересмотру устоявшихся ранее взглядов на перспективность территорий на тот или иной вид сырья. В России, в условиях сложившейся экономической ситуации и сокращении объемов финансирования геологической отрасли, КТ служат огромным резервом повышения эффективности геологоразведочных работ.

Цель работы - создание общей методологии комплексной прогнозно-металлогенической оценки территорий на базе компьютерных технологий и информационно-аналитических систем с целью повышения достоверности и поисковой эффективности прогнозных исследований.

В соответствии с поставленной целью поэтапно решались следующие задачи:

■ анализ существующих географо-информационных и экспертных систем с целью выбора возможных направлений использования применительно к задачам прогноза и поиска полезных ископаемых;

■ разработка структуры и наполнение баз данных по минеральным ресурсам различных видов полезных ископаемых ( алмазы, золото, медь, никель ) России, Анголы, Намибии;

■ формирование экспертных и компьютерных прогнозно-поисковых моделей известных алмазоносных и металлоносных объектов, включающих наиболее устойчивые и информативные признаки, выявленные при компьютерном анализе всего объема геолого-геофизической и поисковой информации;

■ создание технологии прогнозно- металло геническо й оценки территории на базе компьютерных технологий и информационно-аналитических систем и апробация ее эффективности при прогнозной оценке отдельных районов России и Анголы на алмазы и золотое, медное, медно-никелевое оруденение.

В результате работ на первом этапе на основе проведенного анализа существующих систем и технологий, экспертной оценки тенденций их развития выбор был остановлен на концепции развития отечественной компьютерной технологии гибридного типа, сочетающей в себе свойства геоинформационных, экспертных и аналитических систем [ 20 ]. На втором этапе проводилась разработка структуры и наполнение баз данных по различным типам месторождений полезных ископаемых, который был практически реализован в первой компьютерной карте "Полезные ископаемые России и сопредельных государств масштаба 1: 5000000".

Параллельно с этим этапом велось формирование библиотек типовых экспертных и компьютерных прогнозно-поисковых моделей металлогенических объектов различного ранга для отдельных горнорудных районов России. На следующем этапе в рамках опытно-методических проектов проводилась адаптация технологии МарШо и создавалась технология прогнозно-металлогенической оценки территорий на базе российской программной разработке ПАРК ( авторы: Белобородое М.А., Локшин Б Б. и другие ) и апробация их эффективности на примере отдельных районов России (Южное Приуралье, Хабаровский край, Горный Алтай) и Мира ( Ангола, Гвинея и др.). Заключительным этапом работы явилось внедрение данной технологии в базовые геологосъемочные организации МПР России.

Сегодня с использованием данной технологии проводятся прогнозно-металлогенические и геологосъемочные работы разных масштабов в 56 организациях и научно-исследовательских институтах МПР России.

Базой для выполнения работы послужили :

1) собранный и обобщенный геолого-геофизический и иной материал по месторождениям полезных ископаемых отдельных горнорудных районов России ( Норильский, Печенгский, Южно-Уральский и Восточно-Забайкальский ) и Мира с последующим использованием для типизации информационных массивов, проведенный большим коллективом геологов Специализированной Космоаэрогеологической экспедицией ГШ 111 "Аэрогеология" при участии или под руководством автора в 1975-93 г.г.;

2) базы данных по месторождениям полезных ископаемых и цифровые картографические материалы созданные в рамках совместных проектов в АО ВЗГ с использованием программных пакетов Wingis, Maplnfo, ПАРК в период с 1994 по 1997 годы [17,21]. С различной степенью детальности в базу данных введена и структурирована информация по рудным объектам различного таксонометрического ранга (от провинции до месторождений ), проведена их типизация и построены электронные кадастровые и прогнозно-металлогенические карты на различные виды полезных ископаемых (золото, алмазы, полиметаллы, медь, никель ) по регионам их распространения ( Россия, Южная Африка, Юго- Восточная Азия).

Диссертация является одной из первых работ в России, в которой делается попытка с использованием компьютерных технологий обобщить ранее накопленный материал по минерально-сырьевой базе Мира, разработать методологию прогноза полезных ископаемых на основе компьютерных технологий и информационно-аналитической системы мониторинга минерально-сырьевой базы и на этой научно-методической базе создать технологию прогнозно-металлогенической оценки территорий . Ее новизна заключается в том, что :

■ впервые разработаны принципы формализации информации и компьютерная технология прогнозно-металлогенической оценки территорий;

■ впервые сформулированы и реализованы в конкретных картографических проектах (Карта прогнозно-минерагенического районирования Республики Ангола и др.) принципы генерализации геологической информации;

■ впервые на базе компьютерных технологий и информационных систем составлены прогнозно-металлогенические карты на широкий круг полезных ископаемых для территорий России и Республики Ангола.

Практическая значимость работы заключается в создании информационной основы мониторинга минерально-сырьевых ресурсов и технологии прогнозно-металлогенической оценки регионов России на базе компьютерной системы ПАРК с целью динамичной интеграции России в мировой информационный рынок и повышения эффективности прогнозных построений.. Разработка структуры ИАС "Минеральные ресурсы Мира" первоначально велась по заказу Министерства Геологии СССР с целью прогноза развития минерально-сырьевой базы стратегически важных для страны видов сырья. В дальнейшем работа по данному направлению велась в АО ВЗГ как по заказам Министерства природных ресурсов РФ, так и по контрактам ведущих российских горнорудных компаний. Использование разработанной технологии прогнозно-металлогенической оценки территорий при государственном геологическом картировании масштаба 1: 200000 в 56 организациях МПР России позволили пересмотреть закономерности размещения полезных ископаемых и прогнозный потенциал отдельных видов полезных ископаемых в некоторых районах России (Забайкалье, Южный Урал, Хабаровский край и др.) и отдельных стран ( Ангола).

Основные положения диссертации докладывались автором на различных геологических совещаниях в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новокузнецке. Результаты исследований изложены в 10 научно-производственных и тематических отчетах, получено 2 авторских свидетельства на изобретения, опубликовано двадцать восемь научных работ, в т.ч. четырнадцать непосредственно по теме диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения общим объемом . 102....страницы и .20 ... иллюстраций. Список литературы включает 55 работ.

работы над диссертацией автор плодотворно сотрудничал с Чочия ГЛ., Маеловым А.Ф., Бежашвой М:П., Цыгановым В.А., Морозовым А;Ф., Соколовским А.К., Трофимовым НЛ, Ручкиным В.Г., Дьяконовым В.В., Межеловским Н.В. и многими другими, которых автор благодарит за ценные советы, практические замечания и поддержку, без которых вряд ли бы эта работа состоялась. Особую благодарность хочу выразить Карпузовой Н.У. - жене, коллеге и постоянному эксперту-консультанту по информационным технологиям.

В процессе Кузнецовым Ю.Я.,

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ МОНИТОРИНГЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ В РОССИИ И ЗАРУБЕЖОМ.

Современное развитие геологии и прогнозно-металлогенических исследований характеризуется небывалым информационным бумом. Сегодня рынок не испытывает недостатка как в технических , так и в программных средствах реализации проектов. Однако использование информационно-аналитических систем ( ИАС ) в геологии сталкивается с проблемами слабо формализуемой и плохо структурированной гео л о го-геофизической информации, что создает определенные сложности в проведении математического моделирования [15]. Сложность решаемых задач заставляет геолога очень осторожно и тщательно подходить к выбору программных средств для решения прогнозных задач. Выбранные ИАС должны уметь решать задачи по " интеграции, анализу и комплексной интерпретации разнотипных данных; вести разработку прогнозов, моделирование и планирование дальнейших работ; представлять итоговый материал в терминах целевого геологического свойства и в необходимой картографической форме" [19 ].

1.1. Типизация современных ИАС

На российском информационном рынке распространено огромное количество программных пакетов различных фирм -производителей программных средств (ПС), которые можно классифицировать по функциональным возможностям, технологиям обработки данных, стоимостным показателям, ориентацией на те или иные технические платформы и операционные среды и т.д.

По ориентации на технические платформы все ПС делятся на две группы: ПС для рабочих станций и ПС для персональных компьютеров. Первые обладают более широкими функциональными, технологическими и ресурсными возможностями при значительно более высокой стоимости. Вторые более экономичны, обладают широким диапазоном функциональных и технологических возможностей и , как следствие, более доступны пользователям.

По ориентации на операционные системы ПС делятся на несколько групп, наиболее распространенными из которых следует признать MS DOS (фирмы Microsoft) и совместимые с ней; Windows-95 & Windows NT (фирма Microsoft ), которая приходит на

смену MS DOS; OS/2 Warp ( фирма IBM ) и некоторые другие. Конец XX века некоторые аналитики называют " эрой Гейнца, эрой Windows" [ 8 ]. Популярность Windows-95 и совместимых с ней операционных систем связана с очень дружественным к пользователю интерфейсом, приемлемой для большинства пользователей стоимостью, высокой надежностью работы в многопользовательских средах, встроенными средствами контроля, многоаспектностью, огромной библиотекой шрифтов и т.д.

По функциональным возможностям выделяется несколько классов систем. Первый класс составляют инструментальные ГИС, которые выполняют функции ввода, хранения информации, отработки запросов, решение пространственных задач, расслоение карт на тематические слои, сборку карт и их подготовку к выводу на твердую копию. Эти системы имеют разветвленный географо-аналитический инструментарий, средства пространственного моделирования и поддержки топологии, оверлейные операции, способны работать с растровой подложкой, имеют большой выбор экспортных форматов. Бесспорным лидером на отечественном геологическом информационном рынке среди зарубежных систем является ARC/Info (продукт фирмы ESRI, США) со своими более чем 350 работающими инсталляциями, среди отечественных - ПАРК ( 270 инсталляций в организациях МПР России). Среди других систем необходимо выделить очень бурно прогрессирующие МарМо( около 300 инсталляций), WinGis( около 150 инсталляций) и Географ (250 инсталляций).

Второй класс представляют ГИС-вьюверы, системы позволяющие выполнять информационные запросы из сформированных с помощью систем первого класса баз данных, осуществлять просмотр и макетирование ' информации, осуществлять вывод оформленного макета на плоттер. Здесь лидерство также прочно удерживает продукт фирмы ESRI - ARC/View.

Третий класс составляют векторизаторы растровых картографических изображений, обеспечивающие процесс перевода данных из одного вида (растрового ) в другой (векторный ) и наоборот. На этом рынке безраздельно властвуют отечественные разработки Easy Trace (около 200 инстоляций ), МшоСоколо 120 инсталляций) и UniMap (около 60 инсталляций). Кроме приемлемой стоимости эти пакеты имеют высокую точность переноса данных, простоту и комфортность в обращении.

Четвертый класс систем, активно используемых при прогнозе, это специализированные и прикладные системы пространственного моделирования,

У

такие как системы обработки и дешифрирования МАКС ( ERDAS, ER Mapper, Photomod ), обработки геохимических данных ( Gold Digger, Geoscan и др.), геофизических ( Смак, Каскад, Vektor и др.).

Необходимость анализа огромных массивов геолого-геофизической информации предопределило активное использование компьютерных технологий для решения всего комплекса геологических и прогнозно-металлоген�