Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый критерий эндогенных месторождений

Калашников, Андрей Олегович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый критерий эндогенных месторождений
ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый критерий эндогенных месторождений"

На правах рукописи

КАЛАШНИКОВ АНДРЕИ ОЛЕГОВИЧ

СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННАЯ УПОРЯДОЧЕННОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ КАК ПОИСКОВЫЙ КРИТЕРИЙ ЭНДОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

- 8 ОПТ /009

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Воронеж 2009

003479337

Работа выполнена в учреждении Российской академии наук Геологическом институте Кольского научного центра РАН

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Горяинов Павел Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Филатов Владимир Викторович (Новосибирский госуниверситет),

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Стрик Юрий Николаевич (Воронежский госуниверситет)

Ведущая организация:

ОАО «Центрально-Кольская экспедиция» (г. Мончегорск Мурманской обл.)

Защита состоится 27 октября 2009 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.038.09 в ГОУ ВПО «Воронежский государственный университет» по адресу г. Воронеж, Университетская пл., 1, ауд. 112п.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан «25» сентября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.038.09

доктор геолого-минералогических наук

Ратников В.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Разработка новых, менее затратных и более эффективных методов прогнозов и поисков месторождений полезных ископаемых является важной и актуальной задачей для народного хозяйства. Все имеющиеся на настоящий момент методы опираются в построениях моделей рудных объектов и реконструкциях их эволюции на физику закрытых систем. А так как, по-видимому, подавляющее большинство геологических систем эволюционируют как открытые системы, такой подход, аппроксимируя неравновесное состояние совокупностью равновесных состояний, упускает из виду некие системообразующие принципы строения и развития изучаемых систем. Поэтому разработка подходов к изучению геологических объектов, базирующихся на физике открытых систем (теории самоорганизации), является насущной научной задачей.

В соответствии с этим, целью работы явилось создание принципов прогноза и поисков месторождений полезных ископаемых, учитывающих прогрессивный характер эволюции геологических систем (самоорганизацию). Отсюда вытекают задачи исследования:

1. Выявление основных универсальных мотивов самоорганизации рудоносных комплексов и вытекающих из них прогнозно-поисковых следствий.

2. Анализ возможностей применения принципов физики открытых систем к задачам геологии и создание на его базе конкретных прогнозно-поисковых методов.

3. Апробация разработанных методов на объектах различного генезиса, возраста и масштаба.

Научная новизна.

Выявлена зональность Хибинского массива по химическому и минеральному составу пород, текстурным особенностям фойяитов, химическому составу скозных минералов, фазовому состоянию КПШ, дифференцированности рельефа.

Выявлено сходство основных черт структурно-вещественной организации Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры. Это позволило предложить универсальный поисковый признак эндогенных рудных объектов как участков с наивысшей структурно-вещественной упорядоченностью.

Разработана комплексная прогнозно-поисковая технология, учитывающая самоорганизующуюся природу геологических объектов. Апробация данной технологии на объектах различного генезиса, возраста и масштаба показала её высокую эффективность.

С помощью одного из предложенных методов выявлено коренное золотосеребряного оруденение в пределах Оленегорского железорудного месторождения. Выполнено изучение образцов железистых скарноидов, отобранных из перспективных зон, которое выявило широкое развитие здесь акантита, аурикуприда, волынскита, гессита, кервеллеита, павонита, петцита, серебра и электрума, ассоциирующих с теллуридами висмута, свинца и меди.

Кроме того, был разработан способ количественной оценки текстурных особенностей фойяитов; установлена корреляция степени дифференцированности рельефа Хибинского массива с различными структурно-вещественными переменными; с помощью фрактального анализа показано сходство организации полосчатости, складок, брекчий хибинских апатитовых месторождений и железорудных Приимандровской структуры.

Фактический материал. В работе использованы материалы полевых исследований 2005-2006 гг. автора, выполненных в составе коллектива лаборатории самоорганизации минеральных систем ГИ КНЦ РАН, а также коллекции образцов пород Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры, собранные в предыдущие годы сотрудниками ГИ КНЦ РАН А.В.Базай, П.М.Горяиновым, Г.Ю.Иванюком, Н.Г.Коноплёвой, Ю.А.Корчак, Я.А.Пахомовским и В.НЛковенчуком. При изучении дистанционных данных были использованы космоснимки из различных источников. Конечная база данных по профилю через Хибинский массив включала результаты 2185 химических и более 11100 микрозондовых элементоопределений, 107 результата рентгенофазового анализа и 79 результатов определения дисперсии ориентировки кристаллов полевого шпата. В ходе изучения коренного золотосеребряного оруденения Оленегорского месторождений выполнено исследование морфологии и состава всех обнаруженных минералов в 23 образцах (более 80 изображений полированных шлифов в обратно-рассеянных электронах и 620 микрозондовых элементоопределений). База данных по Забайкальской золотносной провинции, любезно предоставленная директором МЦГК «Геокарт» проф. Н. В. Межеловским включала данные о содержании тридцати восьми элементов в 308 пробах коренных пород, полученные в рамках работ по проекту «Ртутометрические литохимические исследования по оценке перспектив геохимических аномалий прошлых лет на золото и другие металлы по участкам листов 0-50-122, 0-49-133, 0-50-51, 0-50-110, а также обобщение ртутометрической площадной съемки по листу M-50-II1, Балей». [Фурсов, 2007]. Геохимические данные (содержание девятнадцати элементов в 6206 пробах) по одному из перспективных на элементы платиновой группы участков в пределах Кольской платиноносной провинции предоставлены к.г.-м.н. A.A. Калининым (ООО «Кольская горногеологическая компания») в рамках экспериментального внедрения и апробации разработанной технологии.

Методы исследований. При обработке первичных геологических материалов использовались следующие методы получения и обработки данных:

- отбор образцов по профилям вкрест зональности объекта;

- химический анализ горных пород по стандартным методикам в лаборатории ГИ КНЦ РАН;

- изучение изображений полированных шлифов под электронным микроскопом LEO-1450;

- анализ состава минералов посредством волно-дисперсионного электронно-зондового микроанализатора MS-46 «Сашеса» и энергодисперсионной приставки Rôntec к сканирующему электронному микроскопу LEO-1450;

- рентгеноструктурный анализы минералов на приборах УРС-1 и

ДРОН-2;

- оценка трахитоидности нефелиновых сиенитов по дисперсии положения осей b таблитчатых кристаллов калиевого полевого шпата;

- стандартные методы статистической обработки, пространственной интерполяции и визуального представления геохимических и дистанционных данных;

- методы фрактальной геометрии, обработки сигналов и теории фрагментации (определение фрактальной размерности черно-белых множеств методом Минковского, Фурье-анализ пространственных рядов, определение функции распределения размера месторождений, обломков в рудных брекчиях и др.);

- оригинальные методы анализа геологических и геохимических данных (определение модуля дискретности, метод многомерных фазовых траекторий и др.);

- методы компьютерной обработки графических материалов.

Личный вклад.

- Отобраны образцы по хибинскому профилю на отрезке, проходящем через месторождение Коашва, и подготовлены к химическому и микрозондовому анализам. Поставлено техническое задание для проведения этих анализов.

- Проведена статистическая обработка результатов различных типов анализов по хибинскому профилю: получение базовых статистических характеристик, корреляционный, факторный, кластерный анализы, изучение характера распределения и др.

- Разработана методика определения текстурных свойств хибинских пород, в соответствии с которой проведена количественная оценка трахитоидности нефелиновых сиенитов в 79 полированных штуфах.

- Поставлена задача по исследованию зональности Хибинского массива в отношении особенностей кристаллической решетки КПШ

(разбраковка микроклина и ортоклаза). Подготовлены образцы для проведения рентгеноструктурных исследований (107 образцов).

- Предложена процедура изучения дифференцированности рельефа. Изучено пространственное распределение дифференцированности рельефа Хибинского массива по данным GPS-навигации и топографических карт вдоль хибинского профиля. Проведена статистическая обработка полученных данных. Изучены корреляции этой величины с другими структурно-вещественными переменными.

- Проведена оценка фрактальной размерности полосчатости и складок в апатито-нефелиновых породах Хибинского массива.

- В составе научного коллектива лаборатории проведено сравнение мотивов организации различных объектов: Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры.

- Проведена обработка графических материалов: космоснимков, топографических карт, разрезов, изображений полированых штуфов.

- Выдвинуто предположение, что месторождения являются наиболее упорядоченными участками (объемами) земной коры; на основе этого предположения разработаны и применены к нескольким различным объектам (что и составляет содержательную часть второго и третьего защищаемых положений) новые методы прогноза и поиска.

- Проанализированы результаты применения предлагаемых прогнозно-поисковых методов и проведено сравнение разработанной технологии с традиционными методами.

Практическая значимость работы. Разработанная в ходе работы над диссертацией прогнозно-поисковая технология является более эффективной по сравнению с традиционными методиками, так как учитывает прогрессивный характер эволюции геосистем. На основе созданных методов рекомендуется проведение ревизии имеющихся данных по геологии России с целью выявления новых рудных объектов без существенных затрат. Предложенными методами уже выявлено коренное золотосеребряное оруде-нение в пределах Оленегорского месторождения железистых кварцитов. В настоящее время проводится опытное внедрение разработанной технологии в рамках поисковых работ на благородные металлы (элементы платиновой группы, золото) в пределах Кольской платиноносной провинции (Центральнокольская ГРЭ, Кольская горно-геологическая компания).

Публикации и доклады, отражающие основные результаты работы. Результаты настоящего исследования докладывались на III и V Ферсмановских научных сессиях Кольского отделения РМО, научно-практической конференции «MINEX FORUM Северо-Запад» (Петрозаводск, 2007), международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология» (Воронеж, 2008), II

Всероссийской конференции по прикладной геохимии «Поисковые геолого-геохимические модели рудных месторождений» (Воронеж, 2009), включены в 3 каталога инновационных разработок. По вопросам, затрагиваемым в диссертации, опубликована 1 статья в иностранном журнале, 2 статьи в отечественном реферируемом журнале, рекомендованном ВАК для публикации результатов докторских диссертаций, и 7 статей в сборниках трудов и материалах конференций. Проект предлагаемой в диссертации прогнозно-поисковой технологии вышел в финал VII Конкурса русских инноваций (Москва, 2008).

Объем и структура работы. Работа общим объемом 186 страниц включает 9 таблиц, 92 рисунка, список цитированной литературы из 173 наименовани, 9 приложений.

Защищаемые положения:

1. Потенциально рудоносные эндогенные комплексы обладают сходством в системной организации, что позволяет использовать однотипные приемы для выявления рудных объемов.

2. Участки с когерентным поведением максимального числа структурно-вещественных переменных являются наиболее перспективными для выявления эндогенного оруденения. Количественная характеристика степени когерентности является поисковым критерием эндогенных рудных объектов различного генезиса.

3. Наиболее дифференцированные геологические, геохимические, геофизические, и геоморфологические структуры являются наиболее перспективными для постановки поисковых работ. Количественная характеристика степени дифференцированности геологического объекта является поисковым критерием эндогенных рудных объектов различного генезиса.

Благодарности. Исследования в различных частях выполнялись в рамках темы 4-2007-4801 НИР ГИ КНЦ РАН «Структурно-вещественная организация рудоносных систем» лаборатории самоорганизации минеральных систем Геологического института Кольского НЦ РАН в тесном сотрудничестве с д.г.-м.н. П. М. Горяиновым, д.г.-м.н. Г. Ю. Иванюком, Н. Г. Коноплевой, к.г.-м.н. Ю. А. Корчак и к.г.-м.н. В. Н. Яковенчуком. Микрозондовые анализы минералов выполнены к.г.-м.н. Я. А. Пахомовским и к.г.-м.н. А. В. Базай (ГИ КНЦ РАН); ими же получены изображения полированных шлифов в обратно-рассеянных электронах. Рентгеноструктурные исследования проведены Е. А. Селивановой и М. И. Квятковской (ГИ КНЦ РАН). Полевые работы в полном объёме финансировались ООО «Минералы Лапландии» (г. Апатиты) при поддержке ОАО «Апатит» (г. Кировск) и ОАО «Мурманская ГРЭ». Работы по разработке прогнозно-поисковой технологии поддерживались МЦГК «Геокарт» (г. Москва).

Часть данных по Хибинскому массиву любезно предоставлена вышеперечисленными сотрудниками ГИ КНЦ РАН. При изучении Приимандровской структуры использовались материалы проф. П. М. Горяинова и д.г.-м.н. Г. Ю. Иванюка. Материалы по Забайкальской золоторудной провинции предоставлены проф. Н. В. Межеловским (МЦГК «Геокарт») и В. А. Килипко (ИМГРЭ).

Автор признателен за консультации и обсуждение результатов работ к.г.-м.н. В.Н. Яковенчуку, к.г.-м.н. Я.А. Пахомовскому, проф. Ю.Л. Войтеховскому (ГИ КНЦ РАН), Н.Г. Коноплевой (ООО «Минералы Лапландии»), проф. Н.В. Межеловскому (МЦГК «Геокарт»), Д.В. Евстратовой (Воронежский госуниверситет). Особо хочу поблагодарить заведующего лабораторией самоорганизации минеральных систем ГИ КНЦ РАН д.г.-м.н. Г.Ю. Иванюка за ценные идеи, советы и консультации в ходе выполнения работы.

Отдельно хочу отметить своих университетских учителей профессоров А.Д. Савко и К.А. Савко (Воронежский госуниверситет), определивших направление моей научной деятельности.

Выражаю особую признательность моему научному руководителю проф. П.М. Горяинову, без чьих идей, советов и руководства эта работа не могла бы состояться.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЯ

1. Хибинский массив и Приимандровская железорудная структура обладают сходными принципами организации.

Таблица 1. Свойства железо- и апатиторудных комплексов

Примандровская железорудная структура Хибинский массив

Рудовмещаю-щая структура Фрактальный гнейсоамфиболитовый кластер размерности ЗОЛ/ = 2.7 с тоналитовыми "целиками". Фрактальный фоидолитовый кластер Главного кольца размерности З/Ж = 2.5 в нефелиновых сиенитах.

Рудная зона Фрактальный кластер железистых кварцитов с ЮМ= 2.2-2.7. Фрактальный кластер фторапатита с 3йМ= 2.62.7.

Вещественная зональность всего комплекса Симметричная относительно осевой зоны разреза ПЖФ: железистые кварциты-скарноиды-глиноземистые гнейсы и амфиболиты-биотитовые гнейсы-роговообманковые амфиболиты-тоналиты. Симметричная относительно осевой зоны разреза Главного кольца: апатитовый штокверк в ийолит-уртитах-безрудные ийолит-уртиты -рисчорриты -лявочорриты -фойяиты.

Вещественная зональность рудных тел Симметричновертикальная (от апикальных частей осевых зон рудных тел к периферии и в глубину): наиболее богатые по содержанию Ре гематитомагнетитовые железистые кварциты -магнетитовые железистые кварциты - наиболее бедные по содержанию железистые сульфидно-магнетитовые кварциты - скарноиды -магнетито-карбонатные породы - глиноземистые гнейсы и амфиболиты. Симметричновертикальная (от подошвы рудных тел к кровле и от флангов к центру): подстилающие безрудные уртиты наиболее бедные по содержанию Р апатитоносные уртиты - сетчатые руды -линзовиднополосчатыеруды - наиболее богатые по содер- жанию Р пятнистые и сплошные руды -апатитотитанитовые и нефелинотитанитовые породы - мельтейгитуртиты -рисчорриты.

Главный рудный минерал Магнетит. По мере перехода от скарноидов и сульфидномагнетитовых железистых кварцитов к гематитомагнетитовым железистым кварцитам освобождается от микропримесей и обогащается вюститовым компонентом. Фторапатит. По мере приближения к рудным телам обогащается Са, 8г и Р за счет Ш, ЯЕЕ и 81, а в самих рудных телах с увеличением содержания Р в породе содержание Са во фторапатите возрастает за счет Бг.

Сопутствующее оруденение Золотосеребряное. Приурочено к периферии рудных тел (железистые скарноиды и сульфид-содержащие глиноземистые гнейсы). Титанитовое. Приурочено к периферии (верхней кромке) рудных тел (апатитотитанитовые и титанитонефелиновые породы).

Текстурная зональность рудных тел Симметричновертикальная (от апикальных частей осевых зон рудных тел к периферии и в глубину): контрастнополосчатые плойчатые гематитомагнетитовые и магнетитовые железистые кварциты -неяснопрямополосчатые магнетитовые и сульфидномагнетитовые железистые кварциты -массивные скарноиды. Симметричновертикальная (от подошвы рудных тел к кровле и от флангов к центру): массивные уртиты и вкрапленные руды -неяснопрямополосчатые руды контрастнополосчатые плойчатые руды -массивные апатитотитанитовые руды.

Полосчатость Плойчатость Фрактальная с ШМ=0.6-0.9. Фрактальная с 2ЭМ= 1.0-1.3. Фрактальная с ШМ =0.7-0.9. Фрактальная с 2 ОМ =1.0-1.2.

Брекчии Объемные с фрактальным распределением обломков по размеру (О = 1.2). Приурочены к приповерхностным наиболее богатым частям рудных тел, часто сопряжены с участками интенсивной плойчатости. Объемные с фрактальным распределением обломков по размеру (Э = 1.2). Приурочены к приповерхностным наиболее богатым частям рудных тел, часто сопряжены с участками интенсивной плойчатости.

Дайковый комплекс Одновозрастные с метаморфическими породами бескорневые жилы и штокверки гранитных пегматитов и долеритов (микрогаббро, оливинового микрогаббро и габбро-норитов), преимущественно населяющие приповерхностную часть продуктивной зоны (в направлении к контактам с тоналитами и в глубину количество жил уменьшается по экспоненте). Одновозрастные с полнокристаллическими породами бескорневые жилы и штокверки фоидитов, ще-лочнополевошпатовых трахитов и меланефелинитов, преимущественно населяющие приповерхностную часть Главного кольца. Здесь же -трубки взрыва с мончикито-карбонатитовым цементом и штокверки карбонатитовых жил.

Для обоих комплексов, столь различных по природе, ассоциациям, рудной специализации и возрасту, характерны следующие признаки, указывающие на их принадлежность к диссипативным структурам:

- возникновение самоподобных иерархически организованных

структур;

- вещественная дифференциация, практически полностью согласованная с элементами структурного узора: последний не аддитивен к веществу, а когерентен ему;

- активнейшая тектоника на микроуровне, обеспечивающая гомеостазис макроформ;

- неразрывная система складок и линз, обладающая сходными параметрами порядка;

- плотная сеть дизъюнктивов, не приводящая к образованию ступенчатых контуров на узорах следующего иерархического уровня;

- совмещенние в пределах той или иной структурно-вещественной популяции заведомо разновозрастных, но геохронометрически неразличимых событий.

Повторение системообразующих свойств в разных комплексах, разных временных уровнях и разных геологических условиях приобретает особый смысл в оценке традиционных геодинамических моделей, и, как следствие, рудогенетических моделей. К таким свойствам следует отнести организацию продуктивных зон этих комплексов по принципу перколяционного кластера - связной фрактальной структуры протекания (растворов, энергопотоков).

Исходя из схожести организации двух изученных принципиально разных геологических объектов, можно предположить, что строение многих других дифференцированных комплексов, прежде всего рудоносных, также подчиняется принципу универсальности, характерному исключительно для самоорганизованных структур (диссипативных и СОК). Выявленные закономерности упрощают практическую работу геологов как на стадии прогнозно-поисковых работ, так и при промышленной эксплуатации месторождений.

Главный вывод, следующий из того, что геологические объекты возникли в результате самоорганизации, состоит в том, что подходы к их изучению, основанные на физике закрытых систем (равновесной термодинамике, в частности) к решению геологических задач, неизбежно будут малоэффективными, несмотря на любые аппаратные и аналитические усиления. Это касается и прогнозно-поисковых задач - малоэффективными будут любые методы ППР, базирующиеся на реконструкции развития геологического объекта как накопления деформаций и постепенной хаотизации.

Кроме того, теория самоорганизации накладывает существенные ограничения на возможности реконструкции, и тем самым переносит акцент исследования самоорганизующихся систем с причин и генезиса на строение и взаимосвязь различных параметров системы.

Второй вывод следует из универсальности строения рудных комплексов и заключается в том, что в наиболее перспективных их частях наблюдается наиболее когерентное поведение различных переменных - как структурных, так и вещественных, а также порождаемых ими геофизических полей. Другими словами, из описанных признаков самоорганизации геологических систем и параллелизма в строении принципиально разных объектов следует, что наиболее перспективные части территорий (искомые участки при ППР), и, в конце концов, месторождения, являются наиболее упорядоченными частями исследуемых систем.

Данные выводы подводят к тому, что прогнозно-поисковые работы, по сути, должны сводиться к главной процедуре - определению относительной упорядоченности и выявлению наиболее упорядоченных участков (объемов) земной коры. Наиболее упорядоченные из них и будут наиболее перспективными. Это привело автора к выводу о том, что структурно-вещественная упорядоченность геосистем является универсальным поисковым признаком, что стало первым защищаемым положением. Для экспериментального подтверждения этого вывода были разработаны и применены на нескольких объектах различной природы количественные методы оценки упорядоченности геологических систем. Это следующие методы:

1. Метод, основанный на фрактальном анализе геоморфологических особенностей.

2. Метод многомерных фазовых траекторий.

3. Метод, основанный на анализе степени дифференцированности геохимического поля.

Эти методы, составляющие комплексную прогнозно-поисковую технологию, позволяют проводить последовательно детализируемые исследования - от регионального прогноза до детального поиска. Они позволяют иметь дело с большинством типов геологических данных - аэро- и космоснимками, топографическими картами, геологическими картами и разрезами, геохимическими, минералогическими, петрофизическими и, по-видимому, геофизическими данными.

Каждый из этих методов апробировался на нескольких эндогенных рудоносных объектах: Хибинский щелочной массив, Приимандровская железорудная структура (Кольский полуостров), детальные участки в пределах Забайкальской золотоносной провинции, детальный участок в пределах Восточно-Панского габброноритового массива.

2. Участки с когерентным поведением максимального числа структурно-вещественных переменных являются наиболее перспективными для выявления эндогенного оруденения.

Для количественной оценки относительной упорядоченности геологических систем был развит метод многомерных фазовых траекторий. В этом случае упорядоченность определяется как количество и степень переменных, ведущих себя когерентно в данной области пространства. Та зона, в которой наблюдается максимальная когерентность поведения максимального числа переменных, и является наиболее упорядоченной, а, следовательно, и перспективной.

Метод был апробирован на нескольких объектах разного масштаба,

генезиса и возраста. На Хибинском массиве с помощью данного метода были

исследованы материалы профиля А-И. Результаты показаны на рис. 1. А —

западная оконечность массива, В - пересечение профиля с Малой дугой, С -

пересечение с главным кольцом (рудопроявление Поачвумчорр), О - центр

массива, Е - месторождение Коашва, Р - южная оконечность По*>цм>сдо

Коам»

- Топко фоймы

- ФэЙИЛ! ♦ рИОЧОррЮЫ ФаЬмм^счорсич*

Рис. 1. Относительная упорядоченность геохимического поля Хибинского массива по профилю А-Р, определенная с помощью метода многомерных фазовых траекторий.

О Ю 20 30 40 60 Раостом» от точмА (км)

С помощью разработанного метода удалось выявить зону золотосеребряной минерализации (рис. 2-3), представленной самородными золотом, серебром и висмутом, сульфидами и теллуридами А§ и В1 в коренном залегании в пределах Оленегорского месторождения железистых кварцитов (Кольский полуостров). Стоит напомнить, что в качестве исходных данных использовались только средние значения химического состава пород. Иными словами, метод позволил полностью исключить стадию геохимической съемки, и, тем не менее, дал результаты, гораздо лучшие, чем все использованные до сих пор традиционные методы поиска рассеянного оруденения.

□ 1 □ 2 □ 3 □ 4 Нб

Рис. 2. Участки, перспективные на благороднометальное оруденение, выделенные с помощью метода многомерных фазовых траекторий в разрезе Оленегорского железорудного месторождения (Кольский полуостров). 1 - роговообманковые и жедритовые амфиболиты; 2 -биотит-роговообманковые гнейсы; 3 - лептиты и нодулярные гнейсы; 4 - биотитовые гнейсы; 5 - гематит-магнетитовые и магнетитовые железистые кварциты; 6 -сульфидно-магнетитовые железистые кварциты; 7 - четвертичные образования; 8 и 9 - перспективные участки: 8 - менее, 9 - более перспективные. Стрелкой обозначено место отбора проб, содержащих благороднометальную минерализацию.

Рис. 3. серебра, обнаруженные в пределах перспективного участка, выделенного методом многомерных фазовых траекторий (см. рис. 2): 1 -гессит, 2 - фаза АдЗТе, 3 - волынскит, 4 - кервеллеит, 5 - электрум, 6 -алтаит, 7 - цумоит, 8 - пирротин, 9 -кальциевый альмандин, 10 -ферропаргасит-алюмино-феррочермакит, 11 - гриналит, 12 -шамозит, 13 - кальцит.

□ ! Пз О4 Я5 И П' И* Е8Я'оП"

О 11 О 12 • 13 • 14

Рис. 4. Выделение перспективных площадей в пределах участка Келяна (Забайкальская золотоносная провинция) с помощью фрактального анализа рельефа и метода многомерных фазовых траекторий. 1 - нелиндинская серия АР?2п1 (амфиболитовые и биотитовые сланцы, метапесчаники, мраморы, кварциты, метадиабазы, дациты, липариты), 2 - келянская серия Р1Ч1-1к1 (базальты, дациты, липариты, туфы, песчаники, филлиты, известняки, амфиболиты), 3 - шумнинская свита РР?1-2шм (песчаники, конгломераты, медистые аргиллиты, филлиты), 4 - мамаканская толща Утт (красноцветные песчаники, аргиллиты, серые мергели и доломиты), 5 - янгудская свита С2\ап (доломиты), 6 - муйский комплекс £Р11т (габбро), 7 - муйский комплекс уЯ1т (граниты), 8 - тектонические границы; 9-12 известные рудные объекты: 9-10 -перспективные участки, выделенные с помощью метода многомерных фазовых траекторий: 9 - менее, 10 - более перспективные; 11 - перспективные участки, выделенные с помощью фрактального анализа изолиний высот; 12 - Келянское месторождение ртути, 13 - коренное рудопроявление золота, 14 - рудопроявление меди, 15 - шлиховые пробы, содержащие знаки золота и киновари.

Третий объект, на котором апробировался данный метод - участок Келяна в пределах западной части Забайкальской золотоносной провинции. Результаты применения метода точно указали на Келянское месторождение ртути и рудопроявления цветных и благородных металлов (рис. 4). Кроме того, были выделены перспективные участки, рекомендуемые для более детального исследования. Также метод продемонстрировал свою эффективность при исследовании участка Савкина (Забайкальская золотоносная провинция, рис. 5)

Рис. 5. Выделение перспективных площадей в пределах участка Савкина (Забайкальская золотоносная провинция) с помощью фрактального анализа рельефа и метода многомерных фазовых траекторий. Желтым цветом обозначены перспективные площади, выделенные с помощью фрактального анализа рельефа. Оттенками красного - на основе анализа геохимических данных с помощью метода фазовых траекторий (более интенсивный цвет соответствует более высокой перспективности)

Применение метода на одном из детальных участков в пределах Восточно-Панского массива (Кольский полуостров) позволило выделить перспективные площади для постановки заверочных работ.

Еще один способ количественной оценки степени упорядоченности реализован в методе прогноза и поиска месторождений полезных ископаемых, основанном на анализе пространственного распределения степени дифференцированное™ геологических объектов. Максимально дифференцированные участки считаются более упорядоченными и, следовательно, перспективными по сравнению с отбракованной территорией. Определение дифференцированности может проводиться по самым разным переменным: геохимическим, петрографическим, вероятно, геофизическим.

Рис. 6. Степень дифференцированное™ разрезов Хибинского массива: а - по западной ветви профиля А-Р, б -по южной ветви профиля А-Р. 1 - фойяиты, 2 -фоидолиты, 3 - апатит-нефелиновые породы.

Метод был апробирован на двух объектах разного масштаба, возраста и генезиса: палеозойский Хибинский массив нефелиновых сиенитов (рис. 6) и архейское Оленегорское железорудное месторождение (рис. 7). Везде метод точно указал на положение месторождений, рудопроявлений, рудоконтролирующих структур или рудных тел.

Участки, обладающие рельефом с наибольшей фрактальной размерностью, являются наиболее перспективными. В качестве критерия

Рис. 7. Степень дифференцированности разреза Оленегорского железорудного месторождения (Кольский полуостров): 1 -роговообманковые и жедритовые амфиболиты: 2 -биотит-роговообманковые гнейсы; 3 - лептиты и нодулярные гнейсы; 4 -биотитовые гнейсы; 5 -рудные тела железистых кварцитов; 6 -четвертичные образования.

Расстояние, и

200 400 600 900 1000 1200

г 1.8---------.-

относительной упорядоченности может использоваться также фрактальная размерность [Климонтович, 2002, 1996]. Кроме того, фрактальная размерность также описывает дифференцированность объекта. Применительно к геологическим объектам был разработан метод прогноза и поиска концентраций полезных элементов, основанный на фрактальном анализе геоморфологических особенностей. Он позволяет перейти к анализу геоморфологических данных, минуя стадию дешифрирования аэро- и космоснимков и топокарт. Сущность метода заключается в выявлении участков наибольшей упорядоченности, критерием которой в данном случае является фрактальная размерность распределения альбедо в пределах аэро-или космоснимка, или узоров, образуемых изолиниями высот (в случае использования топографических карт). Метод был апробирован на нескольких геологических объектах различного возраста, генезиса и масштаба, обладающих различными типами рельефа. На Хибинском массиве были апробированы оба варинта - с использованием и топографической карты, и космоснимка. На рис. 8А показано распределение фрактальных размерностей изолиний высот. Участки с максимальной фрактальной размерностью изолиний высот практически полностью покрывают рудокон-тролирующую структуру - ийолит-уртитовое Главное кольцо, и одна ячейка указывает на Малую дугу. Практически все месторождения включены в выделенные участки, в том числе все крупнейшие в мире Коашва, Расвумчорр, Кукисвумчорр и др.). На рис. 8Б показано распределение фрактальности фототона. В качестве перспективных площадей выделены участки с фрактальной размерностью, принадлежащей интервалу От е М ± 0,5о,

Рис. 8 Выделение перспективных площадей с помощью метода, основанного на фрактальном анализе геоморфологических особенностей. А - распределение фрактальных размерностей изолиний высот, красной штриховкой показаны участки с максимальной фрактальностью изолиний (Р 5 1,33). Б - распределение фрактальных размерностей фототона, черной линией выделены перспективные площади.

где М - максимум функции распределения, построенной по фрактальным размерности всех участков, а - среднеквадратичное отклонение.

Для северной части Приимандровской структуры (Кольский полуостров) проводилось изучение распределения фрактальности фототона космоснимка (рис. 9). Как видно, все месторождения так или иначе включены в площадь, перспективность которой была определена с помощью предложенного метода.

Распределение Рис. 9. фрактальности фототона. Северная часть Приимандровской железорудной структуры. Желтой заливкой обозначена перспективная площадь, выделенная с помощью обсуждаемого метода. Синими эллипсами обозначены железооулные местооожления.

На детальном участке Келяна (Забайкальская золотоносная провинция) проводилось изучение распределения фрактальности изолиний высот (см. рис. 4). Две из четырех выделенных перспективных площадей покрыли Келянское ртутное месторождение, проявления полиметаллов и золота. На детальном участке Савкина метод показал хорошую сходимость с результатами обработки геохимических данных (см. рис. 5).

Проведенные исследования по изучению относительной упорядоченности различных геологи ческих объектов различными методами подтверждают сделанный в начале работы теоретический вывод о том, что наиболее упорядоченные участки являются наиболее перспективными и что, следовательно, структурно-вещественная упорядоченность геологических

систем является универсальным поисковым признаком для эндогенных месторождений (первое защищаемое положение).

Стоит обратить внимание на то, что в исследованиях геохимических материалов использовались преимущественно данные по породообразующим элементам. Очевидно, что себестоимость аналитических работ, поискового опробования на породообразующие элементы на порядки ниже себестоимости таковых для благородных металлов, редких и других элементов - объектов опоискования.

Для предварительной оценки эффективности предлагаемых методов было проведено количественное сравнение нашего подхода и существующих методик прогноза и поисков. Сравнение проводилось по двум параметрам: V - полнота охвата известных рудных объектов (в процентах от их общего числа) и С - процент площади, которая была отбракована как неперспективная (сокращение общей опоисковываемой площади для постановки более детальных работ). Сравнительная эффективность определялась как произведение этих двух параметров, что по сути является показателем отношения качества и цены:

Э-УС,

где V - полнота охвата известных объектов, %; С - сокращение площади, %.

Сравнение проводилось с тремя случайно выбранными геохимическими и тремя дистанционными методами. Сравнительная эффективность показана на рис. 10.

0.8

2 0,0 | 0.5

| 0.4

I 0.3

од 0.1 0.0

Рис. 10. Сравнение эффективности традиционных (синие столбцы) и предлагаемых (красные) методов.

Как видно, разница в сравнительной эффективности составляет порядка 0,3. Этот показатель в первом приближении можно считать вероятностью выявления новых рудных объектов с помощью предлагаемых методов на площадях, уже изученных с помощью других методов, по уже

од

0.7 0.6 0,5 0.4 0.3 ОД 0.1 0.0

имеющимся материалам, т.е. без затрат на новые полевые и аналитические исследования. Основываясь на этом выводе, по-видимому, можно рекомендовать проведение металлогенической (прогнозно-поисковой) ревизии территории России по возможно большему количеству имеющихся материалов с помощью предлагаемого подхода с целью выявления новых рудных объектов без существенных затрат на новые полевые и аналитические работы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванюк Г.Ю., Горяинов П.М., Пахомовский Я.А., Коноплева Н.Г., Яковенчук В.Н., Базай A.B., Калашников А.О. Самоорганизация рудных комплексов. Синергетические принципы прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых. М.: ГЕОКАРТ-ГЕОС, 2009. 392 с.

2. Калашников А.О., Горяинов П.М., Иванюк Г.Ю. Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый признак эндогенных месторождений // Поисковые геолого-геохимические модели рудных месторождений. Материалы II Всероссийской конференции по прикладной геохимии. Воронеж: ИП Гончаровой, 2009. С. 54-58.

3. Калашников А.О. Степень дифференцированности геохимического поля как поисковый признак. // Разведка и охрана недр, 3, 2008. С. 34-40.

4. Калашников А.О. Прогноз и поиск месторождений по степени структурно-вещественной упорядоченности участков земной коры. // Разведка и охрана недр, 2, 2008. С. 9-13.

5. Калашников А.О., Иванюк Г.Ю., Горяинов П.М. Разработка поисковых критериев на основе когерентности параметров потенциально рудоносных систем. // Материалы международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология» (Воронеж, 12-16 ноября 2008). - Воронеж: Воронежпечать, 2008. -С. 433-435.

6. Калашников А.О. Упорядоченность рельефа как поисковый признак // Минералогия во всем пространстве сего слова. Труды V Ферсмановской научной сессии. - Апатиты: Изд-во К&М, 2008. С. 151-154.

7. Калашников А.О., Базай A.B., Иванюк Г.Ю. Метод многомерных фазовых траекторий для прогноза и поисков благороднометального оруденения в породах полосчатой железистой формации // Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии. Материалы XVIII молодежной научной конференции посвященной памяти К.О. Кратца, 8-13 октября 2007 г. - СПб., 2007. С. 266-267.

8. Калашников А.О., Базай A.B., Горяинов П.М., Иванюк Г.Ю., Коноплева Н.Г., Яковенчук В.Н. Комплекс методов прогноза и поисков

полезных ископаемых, основанных на принципах теории самоорганизации // Сборник тезисов научно-практической конференции MINEX FORUM Северо-Запад 2007.

9. Калашников А.О., Селиванова Е.А., Квятковская М.И., Коноплева Н.Г., Пахомовский Я.А. Зональность Хибинского массива по данным изучения калиевых полевых шпатов // Апатиты: Изд-во К&М, Минералогия во всем пространстве сего слова. Труды III Ферсмановской научной сессии. 2006. С.121-123.

10. Goryaynov P.M., Ivanyuk G.Yu., Kalashnikov A.O. Synergetics and (or) plate tectonics // Bulletin de la Classe des Sciences. Académie Royale de Belgique. 6 série. Tome XVII. 7-12/2006. P.209-253.

11. Калашников A.O., Иванюк Г.Ю., Горяинов П.М. Метод многомерных фазовых траекторий для поисков месторождений полезных ископаемых. // Разведка и охрана недр, 1,2009. С. 22-27.

Работы № 3, 4 и 11 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Подписано в печать 22.09.09. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1, Тираж 100 экз. Заказ 1499

Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Калашников, Андрей Олегович

Введение.

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

1.1. Признаки прогрессивной эволюции геологической систем.

1.1.1. Фрактальное строение - от микроуровня до регионального и глобального.

1.1.2. Структурирование геологических объектов по типу перколяционного кластера.

1.1.3. Геологические СОК-системы.

1.2. Ограничения, накладываемые открытостью геологических систем на возможности реконструирования.

Глава 2. Универсальность мотивов организации принципиально разных рудоносных комплексов: Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры.

2.1. Хибинский массив.

2.1.1. Геологическая характеристика.

2.1.2. Зональность Хибинского массива.

2.1.3. Особенности строения апатитовых месторождений Хибинского массива.

2.1.4. Взаимосвязь рельефообразования и вещественного состава Хибинского массива.

2.2. Приимандровскя железорудная структура.

2.2.1. Геологическая характеристика.

2.2.2. Особенности строения месторождений Приимандровской железорудной структуры.

2.3. Сравнение организации Хибинского массива и Приимандровской структуры

2.4. Прогнозно-поисковые следствия самоорганизующейся природы геологических систем.

Глава 3. Структурно-вещественная упорядоченность как поисковый признак.

3.1. Критерии относительной упорядоченности (КОУ) в физике открытых систем

3.2. Способы измерения КОУ для геосистем. Ограничения определения КОУ в геологии.

Глава 4. Описание прогнозно-поисковых методов, основанных на принципах теории самоорганизации.

4.1. Метод многомерных фазовых траекторий.

4.2. Метод, основанный на анализе степени дифференцированости геологического объекта.

4.2.1. Изучение структурной неоднородности разреза по модулю дискретности.

4.2.2. Степень дифференцированное™ геохимического поля как поисковый признак.

4.3. Метод, основанный на фрактальном анализе геоморфологических особенностей (рельефа, фототона).

Глава 5. Заверка и применение методов.

5.1. Хибинский массив.

5.1.1. Фрактальный анализ геоморфологических особенностей.

5.1.2. Метод многомерных фазовых траекторий.

5.1.3. Метод, основанный на анализе степени дифференцированное™ геохимического поля.

5.2. Приимандровская железорудная структура.

5.2.1. Фрактальный анализ геоморфологических особенностей.

5.2.2. Анализ степени дифференцированности геохимического поля Оленегорского железорудного месторождения (Приимандровская структура).

5.2.3. Выявление коренного благороднометального оруденения в пределах Оленегорского железорудного месторождения.

5.3. Забайкальская золотоносная провинция.

5.3.1. Описание участков детальных работ.

5.3.2. Фрактальный анализ геоморфологических особенностей.

5.3.3. Метод многомерных фазовых траекторий.

5.4. Поиски минерализации элементов платиновой группы и золота на детальном участке в пределах Кольской платиноносной провинции.

5.4.1. Выделение перспективных площадей с помощью разработанных методов.

5.5. О преимуществах предлагаемой прогнозно-поисковой технологии.

5.5.1. Условия и особенности применения предлагаемых методов.

5.5.2. Сравнительная оценка эффективности разработанных и традиционных методов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый критерий эндогенных месторождений"

Автор включился в плановые исследования коллектива лаборатории самоорганизации минеральных систем Геологического института Кольского НЦ РАН в 2005 году. Этот коллектив вот уже более пятнадцати лет исследует теоретические и методические проблемы приложения идей теории самоорганизации к решению задач традиционного геологического анализа. Основные результаты коллектива были обобщены в целом ряде публикаций, прежде всего, в монографии «Самоорганизация минеральных систем» [П.М.Горяинов, Г.Ю. Иванюк, 2001], в которой приведен детальный анализ особенностей самоорганизации минерального вещества от масштаба кристаллической решётки до глобального уровня.

Эти фундаментальные работы предопределили возможность успешного решения традиционных геологических задач методами теории самоорганизации и представили несколько вытекающих из неё сравнительно простых методов проведения прогнозно-поисковых работ: метод оценки степени неоднородности геологических разрезов посредством модуля дискретности [Николаев, Горяинов, 1990], метод выявления перспективных золоторудных участков при помощи фазовых траекторий [Мезенцева, 1997], методы оценки перспективности месторождений и качества руд на основе фрактальной размерности рудных тел, полосчатости, складок, межзерновых границ и др. [Базай, Иванюк, 1996; Иванюк, 1997; Goryainov et al., 1997; Горяинов и др., 1997; Горяинов, Иванюк, 2001 и др.], методы оценки месторождений по легко получаемым критериям, вытекающим из когерентности большинства текстурно-струюурных и вещественных переменных в самоорганизованных системах [Егоров, Иванюк, 1994; Иванюк и др., 1996; Горяинов, Иванюк, 2001 и др.]. Однако все эти основанные на теории самоорганизации подходы и приёмы ещё требовали значительной доработки, чтобы перерасти в воспроизводимую и доступную для практической геологии прогнозно-поисковую технологию, создание которой весьма актуально по целому ряду причин.

Первая, и главная, причина состоит в том, что многие, если не все геологические системы являются открытыми, и их нельзя без потерь информации аппроксимировать «закрытой» моделью. Все геологические процессы, по сути, являются процессами обмена веществом и энергией с окружающим пространством, а формирование геологических структур обусловлено необходимостью наиболее эффективно диссипировать непрерывно поступающую в них эндогенную энергию. Это даёт основания предполагать, что методика прогноза и поиска месторождений полезных ископаемых, основанная на адекватной физике геологического струюурирования, будет существенно эффективнее и дешевле традиционной.

Вторая причина, во многом предопределяемая первой - это малая эффективность попыток улучшить традиционные методы геологического прогнозирования и поисков месторождений путём проведения всё более детальных полевых работ, выполнения всё более сложных и дорогих анализов и получения всё более крупных массивов аналитических данных (термодинамических, изотопно-геохронологических, содержаний редких элементов и т.д.).

Третья причина - очевидный успех в исследовании сложных физических, химических, геологических, биологических и социальных систем, достигнутый в последние годы с использованием методов и подходов теории диссипативных струюур [Николис, Пригожин,

1990; Хакен, 1991], самоорганизованной критичности [Вак, 1997] и фрактального анализа [Mandelbrot, 1983]. В геологии эти подходы эффективно используются при прогнозных работах на золото и другие редкие металлы [Blenkinsop, 1994; Хаиба, 2006], при оценке закономерностей размещения месторождений, эпицентров землетрясений и др. [Mandelbrot, 1989; Sahimi et al., 1994; Урицкий, Троян, 1998], при сейсмическом прогнозе [Robertson et al., 1995; Nanjo, 1998]; при анализе геометрии разломных сетей и жильных штокверков [Hirata, 1989; Turcotte, 1992; Korvin, 1995; Горяинов и др., 1998; Горяинов и др., 2007 и др.], а также используются в построении геолого-генетических моделей общего характера [Летников, 1992; Русинов, Жуков, 1994; Летников и др., 2000; Ivanov, 1994 и др.].

В соответствии с вышеизложенным, целью работы явилось создание методологии прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых, основанной на принципах теории самоорганизации. Отсюда вытекают задачи исследования:

1. Анализ принципов традиционных методов прогнозно-поисковых работ, выявление их физического базиса и эффективности процедур реконструкции.

2. Выявление основных универсальных мотивов самоорганизации рудоносных комплексов и вытекающих из них прогнозно-поисковых следствий.

3. Анализ возможностей применения аппарата физики открытых систем к задачам геологии и создание на его базе конкретных прогнозно-поисковых методов.

4. Апробация разработанных методов на объектах различного генезиса, возраста и масштаба.

Указанные задачи исследования определили структуру работы. В первой главе рассматриваются два способа организации геологических комплексов и определяемые этим возможности реконструирования и прогноза, анализируются причины недостаточной эффективности традиционных прогнозно-поисковых работ, отсутствия новых, «прорывных» научных разработок в этой области. В разделе 1.1 показано, что многие геологические объекты сформировались в результате самоорганизации открытых систем, и, следовательно, реконструкция их эволюции, базирующаяся на физике закрытых систем (как и основанный на ней прогноз), применима и эффективна только в редких случаях, когда неравновесность системы можно аппроксимировать равновесными приближениями. Становится ясным, что, во-первых, необходимо перенести акцент исследований с выявления причин и реконструирования геологических процессов на изучение структуры непосредственно наблюдаемых геологических объектов и взаимоотношений различных свойств, во вторых, необходимо рассматривать и отдельные подсистемы Земли, и Землю в целом как открытые самоорганизующиеся системы. Задача облегчается тем, что процесс самоорганизации систем самой разной природы (физических, химических, геологических и даже биологических и социальных) происходит по одним и тем же макроскопическим законам, число которых ограничено. Этот факт предопределяет то, что в строении геологических объектов разного генезиса (скажем, метаморфогенных и магматогенных) сформировавшихся в результате самоорганизации, будут присутствовать общие черты, и мы можем использовать для их выявления некие универсальные методы.

Поскольку такие методы опираются на системные свойства распределенных диссипативных структур и теоретически не зависят от конкретных механизмов формирования месторождений, для их апробации необходимо выбрать принципиально разные по своим генезису, возрасту и масштабу объекты. В качествеосновныхобъектов исследованиямывыбрали палеозойский Хибинский массив с его крупнейшими в мире апатитовыми месторождениями и архейскую Приимандровскую структуру с несколькими крупными месторождениями уникальных по качеству магнетита железистых кварцитов, детальной характеристике которых посвящена наиболее насыщенная фактическим материалом глава 2. Именно в ходе этих исследований был установлен главный принцип строения самоорганизованных рудных комплексов: рудная минерализация приурочена к их самым упорядоченным участкам, в которых наблюдается когерентное поведение наибольшего числа структурно-текстурных и вещественных переменных. Упорядоченность таких зон выражена поведением практически всех переменных - от характеристик геофизических полей и рельефа до состава и тонких кристаллохимических особенностей минералов. Этот вывод позволил сформулировать основное положение для разработки новой прогнозно-поисковой технологии: месторождения являются наиболее упорядоченными участками земной коры.

Соответственно, прогнозные и поисковые работы любого масштаба сводятся к анализу распределения критериев упорядоченности в пределах изучаемой территории, причём упорядоченность может быть оценена по самым различным аспектам геологических систем (см. третью главу). В физике открытых систем существует ряд способов измерения критерия относительной упорядоченности, которые были адаптированы нами в главе 4 к данным геохимического опробования, геофизических, дистанционных и др. геологических исследований. Исходя из физического определения упорядоченности, природы геологических данных, а также имеющихся научных заделов, нами был разработан ряд методов анализа распределённых геохимических, геофизических, петрофизических и дистанционных данных {глава 4):

- , метод многомерных фазовых траекторий, предназначенный для выявление участков когерентности как молено большего числа переменных, с помощью которого нам удалось выявить коренную золотосеребряную минерализацию в пределах Оленегорского железорудного месторождения Приимандровской структуры (Кольский полуостров);

- метод, основанный на анализе дифференцированное™ геохимического поля, предназначенный для выявления наиболее неоднородных, т.е. наиболее перспективных участков геологической структуры;

- фрактальный анализ рельефа (фототона, изолиний высот), предназначенный для выявления наиболее неоднородных, т.е. динамически активных участков территории в настоящем и прошлом.

Так как разработанные методы представляются как не зависящие от каких-либо априорных концепций генезиса, очевидно, что для их апробации необходимо было выбрать несколько принципиально разных объектов - и по генезису, и по возрасту, и по масштабу. Такими объектами стали, в первую очередь, подробно и системно изученные - Хибинский массив и Приимандровская железорудная структура. Другими объектами стали два участка детальных работвпределахЗабайкальскойзолотоноснойпровинциииучастокдетальныхработнаэлементы платиновой группы и золото в пределах Кольской платиноносной провинции (пятая глава). На перечисленных объектах были точно установлены местоположение и масштаб основного оруденения и, кроме того, было выявлено положение сопутствующей благороднометальной минерализации в пределах Оленегорского железорудного месторождения.

По результатам исследований сделана рекомендация на проведение металлогенической (прогнозно-поисковой) ревизии территории России по возможно большему количеству имеющихся материалов с целью выявления новых рудных объектов без существенных затрат. Показано, что существует достаточно высокая вероятность (порядка 30 %) обнаружить новые рудные объекты с помощью такого сравнительно дешёвого доизучения территории.

Работа общим объемом 148 страниц включает 9 таблиц, 92 рисунка и список использованной литературы из 157 наименований.

В качестве защищаемых положений в работе представлены следующие тезисы:

3. Наиболее дифференцированные геологические, геохимические, геофизические, и геоморфологическиеструктурыявляютсянаиболееперспективнымидляпостановки поисковых работ. Количественная характеристика степени дифференцированное™ геологического объекта является поисковым критерием эндогенных рудных объектов различного генезиса.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное изучение структурно-вещественной зональности Хибинского массива по комплексному профилю от ж/д станции Хибины, через Малую дугу фоидолитов и фенитизированных вулканогенно-осадочных пород, Главное фоидолитовое кольцо, включая апатитовое рудопроявление пика Марченко и крупнейшее в мире месторождение Коашва, к краю массива у подножья г. Китчепахк: проведено изучение химического и минерального состава хибинских пород с шагом 40500 м (95 образцов), показавшее наличие строгой зональности массива, симметричной относительно Главного кольца; проведено микрозондовое изучение состава всех установленных минералов (более 11100 элементоопределений), позволившее выявить симметричное относительно Главного кольца изменение их состава; проведена ревизия имеющихся и вновь полученных данных с целью оценки минерального разнообразия в породах и жилах Хибинского массива по указанному профилю, показавшая резкое уменьшение числа породообразующих минералов в нефелиновых сиенитах при приближении к фоидолитам Главного кольца, сопровождающееся еще более резким увеличением числа редких минералов, концентрирующихся в жилах и метасоматитах; проведена количественная оценка трахитоидности нефелиновых сиенитов в 79 полированных штуфах, выявившая изотропизацию этих пород вблизи Главного фоидолитового кольца;

- проведено определение фазового состава калиевого полевого шпата (107 образцов), показавшее, что изотропизация пород вблизи Главного кольца сопровождается переходом микроклиндоминантных нефелиновых сиенитов в ортоклаздоминантные;

- изучена дифференцированность рельефа Хибинского массива по данным GPS-навигации и анализа топографических карт и космоснимков. Установлена корреляция степени дифференцированности рельефа с различными структурными (текстурные особенности нефелиновых сиенитов, особенности кристаллической решетки калиевого полевого шпата) и вещественными (химический и минеральный состав пород, химический состав сквозных минералов) переменными, что позволяет использовать геоморфологические данные в прогнозных целях.

Проведена оценка фрактальной размерности полосчатости и складок в апатито-нефелиновых породах Хибинского массива; изучено фрактальное распределение размера обломков в брекчиевых рудах, показавшее их принципиальное сходство с аналогичными текстурами железистых кварцитов.

Посредством метода многомерных фазовых траекторий проведён анализ аутогенной зональности Оленегорского месторождения железистых кварцитов и предсказано положение связанного с ними коренного золотосеребряного оруденения. Выполнено изучение образцов железистых скарноидов, отобранных из перспективных зон, которое выявило широкое развитие здесь акантита, аурикуприда, волынскита, гессита, кервеллеита, павонита, петцита, серебра и электрума, ассоциирующих с теллуридами висмута, свинца и меди.

Впервые проведено сравнение мотивов организации различных объектов - Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры и выявлено сходство основных черт их структурно-вещественной организации, что позволило предложить универсальный поисковый признак эндогенных рудных объектов как участков с наивысшей структурно-вещественной упорядоченностью. На этой основе разработана прогнозно-поисковая технология, апробация которой на объектах различного генезиса, возраста и масштаба показала её высокую эффективность.

Выявлена связь упорядоченности рельефа и структурно-вещественных свойств геологических объектов.

Фактический материал. В работе использованы материалы полевых исследований 2005-2006 гг. автора, выполненных в составе коллектива Лаборатории самоорганизации минеральных систем ГИ КНЦ РАН, а также коллекции образцов пород Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры, собранные в предыдущие годы сотрудниками ГИ КНЦ РАН А.В.Базай, П.М.Горяиновым, Г.Ю.Иванюком, Ю.А.Корчак, Я.А.Пахомовским, В.НЯковенчуком и Н.Г.Коноплёвой (ООО «Минералы Лапландии»), При изучении дистанционных данных были использованы космоснимки из различных источников. Конечная база данных по профилю через Хибинский массив включала результаты 2185 химических и более 11100 микрозондовых элементоопределений, 107 результатов рентгенофазового анализа и результаты определения дисперсии ориентировки кристаллов полевого шпата в 79 образцах. В ходе изучения коренного золотосеребряного оруденения Оленегорского месторождения выполнено исследование морфологии и состава всех обнаруженных минералов в 23 образцах (более 80 изображений полированных шлифов в обратно-рассеянных электронах и 620 микрозондовыхэлементоопределений).

База данных по Забайкальской золотносной провинции, любезно предоставленная директором МЦПС «Геокарт» проф. Н. В. Межеловским, включала данные о содержании тридцати восьми элементов в 3 08 пробах коренных пород, полученные в рамкахработ по проекту «Ртутометрические литохимические исследования по оценке перспектив геохимических аномалий прошлых лет на золото и другие металлы по участкам листов 0-50-122, 0-49-133, 0-50-51, 0-50-110, а также обобщение ртутометрической площадной съемки по листу М-50-Ш, Балей» [Фурсов, 2007]. Геохимические данные (содержание девятнадцати элементов в 6206 пробах) по одному из перспективных на элементы платиновой группы участков в пределах Кольской платиноносной провинции предоставлены к.г.-м.н. А. А. Калининым (ООО «Кольская горно-геологическая компания») в рамках экспериментального внедрения и апробации разработанной технологии.

Личный вклад.

- Отобраны образцы по хибинскому профилю на отрезке, проходящем через месторождение Коашва (10 образцов), и подготовлены к химическому и микрозондовому анализам. Поставлено техническое задание для проведения этих анализов.

- Разработана методика определения текстурных свойств хибинских порода, в соответствии с которой проведена количественная оценка трахитоидности нефелиновых сиенитов в 79 полированных штуфах.

- Поставлена задача по исследованию зональности Хибинского массива в отношении особенностей кристаллической решетки КПШ (разбраковка микроклина и ортоклаза). Подготовлены образцы для проведения рентгеноструктурных исследований (107 образцов).

- Предложена процедура изучения дифференцированное™ рельефа. Изучено пространственное распределение дифференцированности рельефа Хибинского массива по данным GPS-навигации и топографических карт вдоль хибинского профиля. Проведена статистическая обработка полученных данных. Изучены корреляции данной величины с другими структурно-вещественными переменными.

- В составе научного коллективалаборатории проведено сравнение мотивов организации различных объектов: Хибинского массива и Приимандровской железорудной структуры.

- Проведена обработка графических материалов: космоснимков, топографических карт, разрезов, изображений полированных штуфов.

- Выдвинуто предположение, что месторождения являются наиболее упорядоченными участками (объемами) земной коры; на основе этого предположения разработаны новые методы прогноза и поиска, и применены к нескольким различным объектам (что и составляет содержательную часть второго и третьего защищаемых положений).

Методы исследований.

При обработке первичных геологических материалов использовались следующие методы получения и обработки данных:

- отбор образцов по профилям вкрест зональности объекта;

- химический анализ горных пород по стандартным методикам в лаборатории ГИ КНЦ РАН;

- изучение изображений полированных шлифов под электронным микроскопом LEO-1450 в Лаборатории физических методов исследования пород, руд и минералов ГИ КНЦ РАН;

- анализ состава минералов посредством волно-дисперсионного электронно-зондового микроанализатора MS-46 «Сашеса» и энергодисперсионной приставки Rontec к сканирующему электронному микроскопу LEO-1450 в Лаборатории физических методов исследования пород, руд и минералов ГИ КНЦ РАН;

- рентгеноструктурный анализы минералов на приборах УРС-1 и ДРОН-2 в Лаборатории физических методов исследования пород, руд и минералов ГИ КНЦ РАН;

- оценкатрахитоидности нефелиновых сиенитов по дисперсии положения осей b таблитчатых кристаллов калиевого полевого шпата;

- методы фрактальной геометрии, обработки сигналов и теории фрагментации (определение фрактальной размерности черно-белых множеств методом Минковского, определение у функции распределения размера месторождений, обломков в рудных брекчиях и др.);

- методы компьютерной обработки графических материалов.

Практическая значимость работы. Разработанная в ходе работы над диссертацией прогнозно-поисковая технология является более эффективной по сравнению с традиционными методиками (см. главу 5), так как учитывает прогрессивный характер эволюции геосистем. На основе созданных разработок рекомендуется проведение ревизии имеющихся данных по геологии России с целью выявления новых рудных объектов без существенных затрат. Предложенными методами уже выявлено коренное золотосеребряное оруденение в пределах Оленегорского месторождений железистых кварцитов. В настоящее время проводится опытное внедрение разработанной технологии в рамках поисковых работ на благородные металлы (элементы платиновой группы, золото) в пределах Кольской платиноносной провинции (Центральнокольская ГРЭ, Кольская горно-геологическая компания).

Публикации и доклады, отражающие основные результаты работы. Результаты настоящего исследования докладывались на Ш и V Ферсмановских научных сессиях Кольского отделения РМО, научно-практической конференции «MTNEX FORUM Северо-Запад» (Петрозаводск, 2007), международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология» (Воронеж, 2008), П Всероссийской конференции по прикладной геохимии «Поисковые геолого-геохимические модели рудных месторождений» (Воронеж, 2009). Проект прогнозно-поисковой технологии, предлагаемой в данной работе, включен в 3 каталога инновационных разработок. По вопросам, затрагиваемым в диссертации, опубликованы 1 статья в иностранном журнале, 2 статьи в отечественном реферируемом журнале, рекомендованном ВАК для публикации результатов докторских диссертаций, и 7 статей в сборниках трудов и материалах конференций. Проект предлагаемой в диссертации прогнозно-поисковой технологии вышел в финал VII Конкурса русских инноваций (Москва, 2008).

Исследования в различных частях выполнялись в рамках темы 4-2007-4801 НИР ГИ КНЦ РАН «Структурно-вещественная организация рудоносных систем» лаборатории самоорганизации минеральных систем Геологического института Кольского НЦ РАН в тесном сотрудничестве с д.г.-м.н. П. М. Горяиновым, д.г.-м.н. Г. Ю. Иванюком, Н Г. Коноплевой, к.г.-м.н. Ю. А. Корчак и к.г.-м.н. В. Н. Яковенчуком. Микрозондовые анализы минералов выполнены к.г.-м.н. Я. А. Пахомовским и к.г.-м.н. А. В. Базай (ГИ КНЦ РАН); ими же получены изображения полированных шлифов в обратно-рассеянных электронах. Рентгеноструктурные исследования проведены Е. А. Селивановой и М. И. Квятковской (ГИ КНЦ РАН). Полевые работы выполнялись при финансировании ООО «Минералы Лапландии» (г. Апатиты) и поддержке ОАО «Апатит» (г. Кировск) и ОАО «Мурманская ГРЭ». Работы по разработке прогнозно-поисковой технологии поддерживались МЦГК «Геокарт» (г. Москва).

Автор признателен за консультации и обсуждение результатов работ к.г.-м.н. В.Н. Яко-венчуку, к.г.-м.н. Я.А. Пахомовскому, проф. Ю.Л. Войтеховскому (ГИ КНЦ РАН), Н.Г. Коноплевой (ООО «Минералы Лапландии»), проф. Н.В. Межеловскому (МЦГК «Геокарт»), к.г.-м.н. В.А. Килипко (ИМГРЭ), Д.В. Евстратовой (Воронежский госуниверситет). Особо хочу поблагодарить заведующего лабораторией самоорганизации минеральных систем ГИ КНЦ РАН д.г.-м.н. Г.Ю. Иванюка за ценные идеи, советы и консультации в ходе выполнения работы.

Выражаю особую признательность моему научному руководителю профессору П.М. Горяинову, без чьих идей, советов и руководства эта работа не могла бы состояться.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Калашников, Андрей Олегович

Основные выводы работы заключаются в следующем:

2. Участки с наиболее когерентным поведением наибольшего числа переменных являются наиболее перспективными.

3. Наиболее дифференцированные участки земной коры являются наиболее перспективными.

4. Участки, обладающие рельефом с наибольшей фрактальной размерностью, являются наиболее перспективными.

5. Структурно-вещественная упорядоченность геосистем может являться достаточным универсальным поисковым критерием эндогенных рудных объектов.

6. Дана рекомендация о проведении с помощью предлагаемой прогнозно-поисковой технологии металлогенической (прогнозно-поисковой) ревизии территории России по возможно большему количеству имеющихся материалов.

138

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа посвящена исследованию универсальных мотивов строения эндогенных рудных объектов (Хибинский массив и Приимандровская железорудная структура) и разработке технологии прогнозно-поисковых работ, основанных на принципах теории самоорганизации.

Анализ двух рудоносных объектов различной природы (Хибинский массив и Приимандровская железорудная структура) показал, что принципы их организации подобны. При всей специфике выбранных объектов, многие их свойства весьма схожи (см. табл. 6). Для обоих комплексов, столь различных по природе, ассоциациям, рудной специализации и возрасту, характерны следующие признаки, указывающие на их принадлежность к диссипативным структурам: возникновение самоподобных иерархически организованных структур; вещественная дифференциация, практически полностью согласованная с элементами структурного узора: последний не аддитивен к веществу, а когерентен ему; активнейшая тектоника на микроуровне, обеспечивающая гомеостазис макроформ; неразрывная система складок и линз, обладающая сходными параметрами порядка; отсутствие компенсационных пространств для складчатых зон; наличие морфологически выраженных надвигов и сбросов без признаков транспорта; плотная сеть дизъюнктивов, не приводящая к образованию ступенчатых контуров на узорах следующего иерархического уровня; совмещение в пределах той или иной структурно-вещественной популяции заведомо разновозрастных, но геохронометрически неразличимых событий.

Повторение системообразующих свойств в разных комплексах, разных временных уровнях и разных геологических условиях приобретает особый смысл в оценке традиционных геодинамических моделей, и, как следствие, рудогенетических моделей. К таким свойствам сл едуетотнести организацию продуктивных зон этих комплексов по принципу перколяционного кластера - связной фрактальной структуры протекания (растворов, энергопотоков).

Исходя из схожести организации двух изученных, принципиально разных геологических объектов, можно предположить, что строение многих других дифференцированных комплексов, прежде всего, рудоносных, также подчиняется принципу универсальности, характерному исключительно для самоорганизованных структур (диссипативных и СОК). Выявленные закономерности упрощают практическую работу геологов как на стадии прогнозно-поисковых работ, так и при промышленной эксплуатации месторождений.

Главный вывод, следующий из того, что геологические объекты возникли в результате самоорганизации, состоит в том, что подходы к их изучению, основанные на физике закрытых систем (равновесной термодинамики, в частности) к решению геологических задач неизбежно будут малоэффективными, несмотря на любые аппаратные и аналитические усиления. Это касается и прогнозно-поисковых задач — малоэффективными будут любые методы ППР, базирующиеся на реконструкции развития геологического объекта как накопления деформаций и постепенной хаотизации.

Второй вывод следует из универсальности строения рудных комплексов и заключается в том, что в наиболее перспективных их частях наблюдается наиболее когерентное поведение различных переменных — как структурных, так и вещественных, а также порождаемых ими геофизических полей. Другими словами, из описанных признаков самоорганизации геологических систем и параллелизма в строении принципиально разных объектов следует, что наиболее перспективные части геологических объектов (искомые участки при ППР), и, в конце концов, месторождения, являются наиболее упорядоченными частями исследуемых систем.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Калашников, Андрей Олегович, Апатиты

1. АлексеенкоВ.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. Логос Пресс, 2002. 354 с.

2. Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезнх ископаемых. -М.: Высшая школа, 1989. 304 с.

3. Антонов Л.Б. Апатитовые месторождения Хибинской тундры // Хибинские апатиты VH. Л: ОНТИ-ГОСХИМТЕХИЗДАТ, 1934. С. 1-197.

4. Арзамасцев А. А., Иванова Т.Н., Коробейников А.Н. Петрология ийолит-уртитов Хибин и закономерности размещения в них залежей апатита. Л: Наука, 1987. 110 с.

5. Арзамасцев А. А., КаверинаВ.А., Полежаева Л.И Дайковые породы Хибинского массива и его обрамления. Апатиты: изд. КНЦ АН СССР, 1988. 86 с.

6. Арзамасцев А.А., Арзамасцева Л.В., Глазнев В.Н, Раевский А.Б. Глубинное строение и состав нижних горизонтов Хибинского и Ловозерского комплексов, Кольский полуостров: петролого-геофизическая модель //Петрология. 1998. Т. 6. № 5. С. 478-496.

7. Арманд А.Д. Очерк формирования рельефа и четвертичных отложений Хибинских тундр // Вопросы геоморфологии и геологии осадочного покрова Кольского полуострова, том I. Апатиты: Изд-во КФАН СССР, 1960. С. 32-84.

8. Базай А.В., Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я. А., Горяинов П.М., Яковенчук В.Н. Минералы групп эпидота и пумпеллиита в породах железорудной формации Кольского полуострова // Труды П Ферсмановской научной сессии. Апатиты: Изд. "К&М", 2005. С. 32-35.

9. Базай А.В., Иванюк Г.Ю. Механохимическая дифференциация железистых кварцитов с позиций теории самоорганизации // Записки ВМО. 1996. № 5. С. 67-82.

10. Базай А.В., Иванюк Г.Ю. Золотосеребряная минерализация околорудных скарноидов Оленегорского месторождения // Труды Ш Ферсмановской научной сессии. Апатиты: Изд. К&М, 2006. С. 102-105.

11. Балабонин НЛ О происхождении магнетит-пироксеновых пород на Кировогорском месторождении железистых кварцитов // Рудогенез в метаморфических комплексах докембрия. Апатиты: Изд. Кольского НЦ РАН, 1991. С. 34-44.

12. Балакай А.Н., Тюремнов В.А. Применение магниторазведки и гравиразведки для изучения строения железорудной формации Приимандровского района. Отчет о НИР. — Апатиты, 1965.

13. Баянова Т.Б., Пожиленко В.И., Смолькин В.Ф., Кудряшов Н.М., Каулина Т.В., Ветрин

14. В.Р. Каталог геохронологических данных по северо-восточной части Балтийского щита. -Апатиты: Изд. Кольского НЦ РАН, 2002. 53 с.

15. Баянова Т.Б., Егоров Д.Г. U-Pb возраст железорудной формации Кольского полуострова // Геология и полезные ископаемые Северо-Запада и Центра России. Апатиты: Изд. МУП "Полиграф", 1999. С. 19-24.

16. Баянова Т.Б.,ПожиленкоВ.И.,СмолькинВ.Ф.,КудряшовНМ, Калина Т.В.,Ветрин В.Р. Каталог геохронологических данных по северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд. Кольского НЦ РАН, 2002. 53 с.

17. Берже П, Помо И., Видаль К. Порядок в хаосе. М.: Мир, 1991. 368 с. Беус А. А., Григорян, С. В. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. —М: Недра, 1975. 280 с.

18. Бибикова Е.В. Уран-свинцовая геохронология ранних этапов развития древних щитов. М.: Наука, 1989. 180 с.

19. Бобрышев Г.И. и др. Окончательный отчет о результатах геофизических работ, выполненных в Заимандровском железорудном районе в 1965-1968 гг. Апатиты, 1968.

20. Бонштедт Э., Борнеман-Старынкевич И., Влодавец Н., Воробьева О., Герасимовский В., Гуткова Н, Каган Б., Костылева Е., Куплетский Б., Лабунцов А., Ферсман А., Чирвинский П. Минералы Хибинских и Ловозерских тундр. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1937. 563 с.

21. Боруцкий Б.Е. Породообразующие минералы высокощелочных комплексов. М.: Наука, 1988.215 с

22. Волчанская И.К., Сапожникова Е.Н. Анализ рельефа при поисках месторождений полезных ископаемых. -М.: Недра, 1990. 159 с.

23. Галахов А.В. Рисчорриты Хибинского щелочного массива. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1959.171 с.

24. Галахов А.В. Естественные ряды магматических горных пород. Окончательный отчет по НИР. Апатиты, 1968.

25. Геология СССР. Том ХХУП. Мурманская область. Часть I, геологическое описание. -М.: Госгеолтехиздат, 1958. 714 с.

26. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200 000. Серия Бодайбинская, лист 0-50-ХХХЗ. М.: Геолтехиздат, 1960. 64 с.

27. Геологическая карта СССР. Масштаб 1:200 ООО. Серия Бодайбинская, лист 0-49-XXXI. М.: Недра, 1967. 484 с.

28. Гинзбург И. И Опыт разработки теоретических основ геохимических методов поисков. М: Госгеолтехиздат, 1957. 200 с.

29. Голиков Н. Н., Горяинов П. М., Иванюк Г. Ю., Яковенчук В. Н., Пахомовский Я. А. Золотоносность железистых кварцитов Оленегорского месторождения (Кольский полуостров, Россия) //Геология рудных месторождений. 1999. Т. 41. № 2. С. 162 170.

30. Горбунов Г.И., Бельков И.В.,Макиевский С.И. и др. Минеральные месторождения Кольского полуострова. Ленинград: Наука, 1981. 272 с.

31. Горстка В.Н. Контактовая зона Хибинского массива. Л.: Наука, 1971. 98 с.

32. Горяинов П.М., Макаров В.Н, Малышев В.П Об аутогенной свинцово-цинковой минерализации в породах железисто-кремнистой формации // Доклады АН СССР. 1967. Т. 173. №5. С. 1173-1176.

33. Горяинов П.М, МакароваЭ.И., Пестерев Ф.В. Геология и генезис железисто-кремнистой формации Кольского полуострова. Отчет о НИР. Апатиты, 1968. 355 с.

34. Горяинов П.М., Козлов М.Т., Латышева Л.Г. Жедриты из метаморфических пород Кольского полуострова // Материалы по минералогии Кольского полуострова. Вып. 7. Л.: Наука, 1969. С. 167-172.

35. Горяинов П.М, Иванюк Г.Ю, Яковенчук В.Н. Тектонические перколяционные зоны в Хибинском массиве // Физика Земли. 1998. № 10. С. 822-827.

36. Горяинов П.М., ИванюкГ.Ю., ПахомовскийЯ. А., Азимов П.Я. Контактовый метаморфизм пород полосчатой железорудной формации, Оленегорский район, Кольский полуостров // Труды П Ферсмановской научной сессии. Апатиты: Изд. "К&М", 2005. С. 92-95.

37. Горяинов П.М. Геологическое строение и условия образования Комсомольского месторождения железистых кварцитов // Железисто-кремнистые формации Кольского полуострова. Л.: Наука, 1970. С. 16-39.

38. Горяинов П.М. Геология и генезис железисто-кремнистых формаций Кольского полуострова. Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. Апатиты, 1973. 419 с.

39. Горяинов П.М. Геология и генезис железисто-кремнистых формаций Кольского полуострова. Л: Наука, 1976. 145 с.

40. Горяинов П.М Кольско-норвежский мегаблок древнейший кратон в докембрии Кольского полуострова // Региональная тектоника раннего докембрия СССР. Л.: Наука, 1980. С. 86-103.

41. Горяинов П.М. Беломорско-карельская активизация в тектонической окраине ареала железисто-кремнистой формации Кольского полуострова // Геология рудных месторождений Кольского п-ва. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1981. С. 45-58.

42. Горяинов П.М О геодинамически необычных обстановках осадочного породо- и рудообразования в связи с проявлением тектоно-кессонного эффекта // Литология и полезные ископаемые. 1983. № 5. С. 47-60.

43. Горяинов П.М. Нелинейная тектоника (объекты, определение и принципиальныеограничения для интерпретации канонических случаев). Апатиты, Кольский НЦ РАН, 1995.

44. Горяинов П.М., Балабонин Н. Л. Структурно-вещественные парагенезисы железных руд докембрия Кольского полуострова. Л.: Наука, 1988. 144 с.

45. Горяинов П.М., Балабонин Н.Л., Тюремнов В.А. Типы железорудных ансамблей и их геомагнитная систематика (на примере Кольского полуострова). Апатиты: Изд-во КНЦ АН СССР, 1990. 172 с.

46. Горяинов П.М., Давиденко И.В. Тектоно-кессонный эффект в массивах горных пород и рудных месторождений важное явление геодинамики // Доклады АН СССР. 1979. Том 247. №5. С. 1212-1215.

47. Горяинов П.М., Иванкж Г.Ю. Самоорганизация минеральных систем. М.: ГЕОС, 2001а.312 с.

48. Горяинов П.М., Ивангок Г.Ю. Энергетическая перколяция — ресурс новых идей в геотектонике // Вестник ВГУ. Сер. Геология. 20016. Вып. 5. № 11. С. 7-22.

49. Горяинов П.М., КоноплеваН.Г., ИванюкГ.Ю.,ЯковенчукВ.Н. Структурная организация рудной зоны Коашвинского апатит-нефелинового месторождения // Отечественная геология, №2, 2007. С. 55-60.

50. Горяинов П.М., Малышев В.П. Структурно-стратиграфические и генетические взаимоотношения вмещающих пород и железистых кварцитов Печегубского железорудного месторождения // Железисто-кремнистые формации Кольского полуострова. Л.: Наука, 1970. С. 39-57.

51. Гуткова НН. К минералогии горы Юкспор (Хибинские тундры) // Материалы по петрографии и геохимии Кольского полуострова, Ч. 5. Труды СОПС, серия Кольская, Вып. 8. Л.: Изд. АН СССР, 1934. С. 7-105.

52. Де Жен П. Идеи скейлинга в физике полимеров. Москва: Мир, 1982. Добровольский В. В. География микроэлементов //Глобальное рассеяние. —М.: Мысль, 1983. 271 с.

53. Дудкин О.Б., Минаков Ф.В., Кравченко М.П., Кравченко Э.В., Кулаков А.Н., Полежаева Л.И., Припачкин В.А., Пушкарев Ю.Д., Рюнгенен Г.И. Карбонатиты Хибин. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1984. 97 с.

54. Евзеров В.Я., Горяинов П.М. Перспективы обнаружения россыпных месторождений на Балтийском щите // Вестник МГТУ, том 1, №3, 1998. с. 69-78.

55. Егоров Д. Г. Информационные меры для анализа геологических самоорганизующихся систем. С.-Петербург: Наука, 1997. 64 с.

56. Егоров Д. Г., Иванюк Г. Ю. Складкообразование в железорудных системах как детерминированно-хаотический процесс // Физика Земли. 19966. №1. С. 16 29.

57. Елисеев НА., Ожинский И.С., Володин Е.Н. Геолого-петрографический очерк

58. Хибинских тундр// Северная экскурсия. Кольский полуостров. Международный геологический конгресс. ХУЛ сессия. М.-Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1937. С. 51-86.

59. Жданов В.В., Майкова Т.П. Железорудные месторождения зон региональной базификации (петрология и вопросы генезиса). Л.: Недра, 1974. 198 с.

60. Жиров К.К., Шестаков К.И., Рюнгенен ПИ., Кравченко Э.В. Радиологическое определение возраста катархейских образований Кольского полуострова // Изв. АН СССР. Сер. Геол. 1979. № 9. С. 3-23.

61. Заварицкий АН. О картах прогноза. // Вестник АН СССР, 1939, № 8-9. Зак С.И, Каменев Е.А., Минаков Ф.В., Арманд А.Л., Михеичев А.С., Петерсилье ИА. Хибинский щелочной массив. Л.: Недра, 1972. 175 с.

62. Захарова Е. М Шлиховые поиски и анализ шлихов. —М.: Изд-во МГУ, 1960. 168 с. Зосимов В. В., Лямшев Л. М Фракталы в волновых процессах // Успехи физических наук. 1995. Т. 165. №4. С. 361 -401.

63. Зубарев ДН. Каноническое распределение Гиббса // Физическая энциклопедия. М: Советская энциклопедия, 1990. Т.2. С. 238-239.

64. Иванов С.Н. Оптимизация методики разведки и подсчета запасов комплексных апатито-нефелиновых месторождений. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Москва, 1987. 259 с.

65. Иванова Т.Н, Дудкин О.Б., Козырева Л.В., Поляков К.И. Ийолит-уртиты Хибинского массива. Л.: Наука, 1970. 179 с.

66. Иванова Т.Н., Арзамасцев А. А., Коробейников А.Н Химический и минеральный состав пород центральной части Хибинского щелочного массива. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1987. 138 с.

67. Иванова Т.Н. Апатитовые месторождения Хибинских тундр. М.: Госгеолтехиздат, 1963.287 с.

68. Иванюк Г.Ю., Яковенчук В.Н., Пахомовский Я.А. Морфология и генезис дендритов доннейита-(У) в маккельвиите-(Y) и эвальдите // Записки ВМО. 1999в. № 4. С. 70-76.

69. Иванюк Г.Ю., Базай А.В., Пахомовский Я.А., Яковенчук В.Н., Горяинов ПМ. Низкотемпературные гидротермальные жилы в породах архейской железорудной формации Кольского полуострова// Записки ВМО. 2001. № 3. С. 16-28.

70. Иванюк Г.Ю., Яковенчук В.Н, Горяинов П.М., Коноплёва Н.Г., Пахомовский Я.А., Кривовичев С.В. Природный минералогический автоклав // Геология и полезные ископаемые

71. Кольского полуострова. Т. 2, Полезные ископаемые, минералогия, петрология, геофизика. Апатиты: Изд. МУП "Полиграф", 2002, с. 91-103

72. ИванюкГ.Ю., ПахомовскийЯ.А.,Базай А.В.,ЯковенчукВ.Н., ГоряиновП.М. Минералы группы гранатов из пород полосчатой железорудной формации Кольского полуострова // Записки РМО. 2005а. № 1. С. 82-90.

73. Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Базай А.В., Яковенчук В.Н., Меньшиков Ю.П., Горяинов П.М. Цеолиты из гидротермальных жил в породах полосчатой железорудной формации Кольского полуострова // Записки РМО. 20056. № 2. С. 67-75.

74. Иванюк Г.Ю., ПахомовскийЯ. А., Базай А.В., ЯковенчукВ.Н., Горяинов П.М. Кальциевые амфиболы из пород полосчатой железорудной формации Кольского полуострова // Записки РМО. 2005в. № 4. С. 56-70.

75. Иванюк Г.Ю., ПахомовскийЯ. А., Базай А.В., Горяинов П.М, ЯковенчукВ.Н. Пироксены месторождений полосчатой железорудной формации Кольского полуострова // Записки РМО. 2006а. №2. С. 82-92.

76. Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Коноплёва Н.Г., Яковенчук В.Н., Меньшиков Ю.П., КорчакЮ.А. Минералы группы шпинели в породах Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров) // Записки РМО. 20066. № 5. С. 64-75.

77. Иванюк Г.Ю., Яковенчук В.Н. Регулярные и случайные дендриты: фрактальный подход //Записки ВМО. 1996. № 3. С. 16-25.

78. Иванюк Г.Ю. Минералогия и петрология месторождений полосчатой железорудной формации Кольского полуострова. Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. Апатиты, 2003. 470 с.

79. Калашников А.О. Прогноз и поиск месторождений по степени структурно-вещественной упорядоченности участков земной коры. // Разведка и охрана недр, 2, 2008. С. 9-13.

80. Калашников А.О. Степень дифференцированности геохимического поля как поисковый признак. // Разведка и охрана недр, 3, 2008. С. 34-40.

81. Калашников А.О. Упорядоченность рельефа как поисковый признак // Минералогия во всем пространстве сего слова. Труды V Ферсмановской научной сессии. Апатиты: Изд-во К&М 2008. С. 151-154.

82. Калашников А.О., Селиванова Е.А., Квятковская М.И., Коноплёва Н.Г., Пахомовский Я.А. Зональность Хибинского фойяитового массива по данным изучения калиевых полевых шпатов // Труды Ш Ферсмановской ночной сессии. Апатиты: Изд. К&М, 2006. С. 121-123.

83. Каменев Е.А. Поиски, разведка и геолого-промышленная оценка апатитовых месторождений хибинского типа. JI: Недра, 1987. 188 с.

84. Карпов С.М. Геологическое строение Панской интрузии и особенности локализации в нем комплексного платинометального оруденения. Диссертация на соискание степени кандидата геолого-минералогических наук. Апатиты, ГИ КНЦ РАН, 2004.

85. Климонтович Ю.Л. Упорядоченности относительный критерий // Физическая энциклопедия. М: Большая Российская энциклопедия, 1998. Т.5. С. 229-230.

86. Климонтович Ю.Л. Введение в физику открытых систем. — М: Янус-К, 2002. — 284 с.

87. Коноплёва Н.Г., Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Яковенчук В.Н., Меньшиков Ю.П., Корчак Ю.А. Амфиболы Хибинского щелочного массива // Труды Ш Ферсмановской научной сессии. Апатиты: Изд. К&М, 2006. С. 124-127.

88. Коробейников А.Н., Павлов В.П. Щелочные сиениты восточной части Хибинского массива // Щелочной магматизм северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд. Кольского НЦ АН СССР, 1990. С. 4-19.

89. Корчак Ю.А., Коноплёва Н.Г., Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю., Меньшиков Ю.П., Пахомовский Я.А. Минералы группы корунда в породах Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров) // Записки РМО. 2006. 135. № 6. С. 41-54.

90. Костылева-Лабунцова Е.Е., Боруцкий Б.Е., Соколова М.Н, Шлюкова З.В., Дорфман М.Д., Дудкин О.Б., Козырева Л.В., Икорский С.В. Минералогия Хибинского массива. Том. 1.: Магматизм и постмагматические преобразования. М.: Наука, 1978. 227 с.

91. Кроновер P.M. Фракталы и хаос в динамических системах. М: Постмаркет, 2000. 352с.

92. Куплетский Б.М. Петрографический очерк Хибинских тундр // Труды Института по изучению Севера. 1928. Вып. 39. С. 76-203.

93. Куплетский Б.М. Формация нефелиновых сиенитов СССР. Петрография СССР. Сер. 2. № 3. Л.: Изд. АН СССР, 1937.

94. Лапухов А.С., Прокопенко А.И., Иванов Н.Б. и др. Рудообразующие системы колчеданно-полиметаллических месторождений зон смятия. Рудный Алтай. Новосибирск: Наука, 1986. 190 с.

95. Летников Ф. А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука, 1992. 230с.

96. Летников Ф. А., Балышев С. О., Лашкевич В. В. Гранито-гнейсовые купола как пример самоорганизующихся систем в литосфере // Доклады РАН. 2000. Т. 370. № 1. С. 67 70.

97. Лукашев К.И, Лукашев В. К. Геохимические поиски элементов в зоне гипергенеза. — Минск: Наука и техника, 1967. Кн. 1, 2. 300 с.

98. Михайлов Д.А. Метасоматическое происхождение железистых кварцитов докембрия. Л: Наука, 1983. 168 с.

99. Недра России. Т. 1. Полезные ископаемые. Под ред. Межеловского Н.В. и Смыслова А.А. С.-Пб.-М.: Горный институт, Межрегион, центр по геол. картографии. 2001. 547 с.

100. Никитин И.В., Иванюк Г.Ю. Структурная упорядоченность в железистых кварцитах (Печегубское месторождение) // Рудогенез в метаморфических комплексах докембрия. Апатиты, изд. Кольского НЦ АН СССР. 1991. С. 45-54.

101. Николаев А.П., Горяинов П.М. Квазипериодические явления в метаморфических породах как отражение их упорядоченности строения (на примере железорудных ассоциаций Кольского полуострова) // Геология и геофизика, 1990. № 11. С. 86-93.

102. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. -М.: Мир, 1990. 344 с.

103. Онохин Ф.М. Особенности структуры Хибинского массива и апатито-нефелиновых месторождений. Л.: Наука, 1975. 106 с.

104. Пеков ИВ., Подлесный А.С. Минералогия Кукисвумчоррского месторождения (щелочные пегматиты и гидротермалиты). М.: Земля, 2004. 172 с.

105. Перекрест И.И, Лазарева Л.Ф., Каменев Е.А. и др. Отчет о результатах детальной разведки Партомчоррского месторождения комплексных апатито-нефелиновых руд с подсчетом запасов по состоянию на 1-е октября 1973 года. Кировск, 1978.

106. Пожиленко В.И., Гавриленко Б.В., Жиров Д.В., Жабин С.В. Геология рудных районов Мурманской области. Апатиты: Изд. Кольского НЦ РАН, 2002. 359 с.

107. Полканов А.А. Геолого-петрологический очерк северо-западной части Кольского полуострова М, Л., 1935. 656 с.

108. Пушкарев Ю.Д., Шестаков Г.И., Рюнгенен Г.И., Шуркина Л.К. Гранитоиды древнее 2800 млн. лет на Кольском полуострове // Древнейшие гранитоиды восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР, 1979. С. 18-43.

109. Рослякова Н. В., Росляков Н. А. Эндогенные ореолы месторождений золота. — Новосибирск: Наука, 1975. 131 с.

110. Руденко А. С. К генезису апатитовых месторождений Хибинского массива // Записки ЛГИ. 1964. Т. 47. № 2.

111. Рундквист Д. В. О значении формационного анализа при прогнозных исследованиях // Прогнозные оценки территорий. Ленинград: Недра, 1986. С. 17-39.

112. Русинов В. Л., Жуков В. В. Модель образования ритмично-полосчатых текстур в экзогенных и гидротермально-метасоматических системах // Геология рудных месторождений. 1994. Т. 36. № 6. С. 520 535.

113. Садовский М А. О естественной кусковатости горных пород // Доклады АН СССР. 1979. Т. 247. № 4. С. 829-830.

114. Семенов Е.И., Еськова Е.М, Капустин Ю.Л., Хомяков А.П. Минералогия щелочных массивов и их месторождений. -М.: Наука, 1974. 248 с.

115. Тихоненков И.П. Нефелиновые сиениты и пегматиты северо-восточной части Хибинского массива и роль постмагматических явлений в их формировании. М: Изд. АН СССР, 1963. 247 с.

116. Трегуб А.И. Геоморфология. Курс лекций. Воронеж, Воронежский Госуниверситет,2002.

117. Урицкий В. М., Троян В. Н. Оценка изменений фрактальной геометрии региональной сейсмичности при крупных землетрясениях // Вопросы геофизики. Вып. 35. С.-Петербург: Изд. СПбГУ, 1998. С. 39 42.

118. Федер Е. Фракталы. Москва: Мир, 1991, 260 с.

119. Ферсман А., Бонштедт Э., Гуткова Н., Костылева Е., Куплетский Б., Лабунцов А. Описание месторождений Хибинских и Ловозерских Тундр // Хибинские и Ловозерские Тундры. М.: Изд. Научно-технического управления ВСНХ, 1928. С. 203-380.

120. Ферсман А.Е. Геохимические дуги Хибинских тундр // Доклады АН СССР. 1931. Сер. А. № 14. С. 367-376.

121. Ферсман А.Е. Полезные ископаемые Кольского полуострова. М., Л.: Изд. АН СССР, 1941.345 с.

122. Фивег М.П. Внутренняя апатитовая дуга и ийолитовые породы Хибинской тундры (по работам 1931 г. ГГО НИУ) // Агрономические труды СССР (под ред. А.В.Казакова). Том П. Часть 1. М.: Геолого-нефтяное издательство, 1934. С. 33-^12.

123. Хаиба X. X. Сравнительный анализ закономерностей размещения месторождений железа Западной Африки (Западная Сахара, Мавритания), Кольского полуострова и Сибири. Диссертация на соискание ученой степени к.г.-м.н. Иркутск: 2006.

124. ХакенГ. Синергетика. -М.: Мир. 1980. 404 с.

125. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Москва: Мир, 1991. 240 с.

126. Харитонов Л .Я. Структура и стратиграфия карелид восточной части Балтийского щита М.: Недра, 1966. 360 с.

127. Челидзе Т. Л. Методы теории протекания в механике геоматериалов. Москва: Наука, 1987. 136 с.

128. Шаблинский Г.Н. К вопросу о глубинном строении Хибинского и Ловозерского плутонов //Труды Ленинградского общества естествоиспытателей. 1963. Т. 74. С. 41—43.

129. Шифрин Д.В. Общая геологическая характеристика месторождений железных руд Приимандровского района//Изв. Лен. ГТТТ, 1934. № 2. С. 30-34.

130. Шуркин К. А., Горлов R В., Салье М Е. и др. Беломорский комплекс Северной Карелии и юго-запада Кольского полуострова. Москва, Ленинград: Изд. АН СССР, 1962. 306 с.

131. Шустер Г. Детерминирований хаос. -М.: Мир, 1988. 237 с.

132. Яковенчук В. Н, Иванюк Г. Ю., Пахомовский Я. А. Фрактальный доннейит-маккельвиитовый агрегат как природный аналог "салфетки Серпинского" // Доклады РАН. 1996. Т. 346. № 3. С. 375 379.

133. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. — М.: Мир, 1979. 279 с.

134. Яковенчук В.Н., Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Меньшиков Ю.П. Минералы Хибинского массива -М: Земля. 1999. 326 с.

135. Arzamastsev A. A. Unique Paleozoic intrusions of the Kola Peninsula. KSC RAS Publishing. Apatity, 1994. 79 p.

136. Bak P. How nature works. The science of self-organized criticality. Oxford University Press, 1997.300 p.

137. Blenkinsop T. The Fractal Distribution of Gold Deposits: Two Examples from the Zimbabwe Archaean Craton // Fractal and Dynamic System in Geosciences, ed. J.H. Kruhl. Springer-Verlag. 1994. P. 247-258.

138. Broadbent S. R., Hammerslay J. M. Percolation processes. Crystals and mazes. // Proc. Cambridge Philos. Soc. 1957. Vol. 53. P. 629-641.

139. Caldarelli G., Castellano C., Vespignani A. Fractal and topological properties of directed fractures //Phys. Rev. E. 1994. Vol. 49. No. 4. P. 2673 2679.

140. Chen K, Bak P., Obukhov S. P. Self-Organized Criticalityin a Crack Propagation Model of Earthquakes//Phys. Rev. A. 1990. Vol. 43. P. 625.

141. Frey E., Tauber U.C., Schwabl F. Crossover from isotropic to direct percolation //Phys. Rev. E. 1994. Vol. 49. No. 6. P. 5058-5065.

142. Goryainov P.M, Ivanyuk G.Yu. On genesis of banded iron-formation of the Kola peninsula. Synergetic aspects //Theophrastus' contributions to advanced studies in geology. Vol. П. Theophrastus Publications A. E., Athens, 1998. P. 249-267.

143. Hamilton D.L. Nephelines as crystallization temperature indicators // J. Geol. 1961. Vol. 69. P. 321-329.

144. Hayward S.A, Pryde A.K.A., de Dombal R.F., Carpenter M.A., Dove MT. Rigid Unit Modes in disordered nepheline: a study of a displacive incommensurate phase transition. // Phys. Chem. Minerals. 2000. Vol. 27. P. 285-290.

145. James HL. Sedimentary facies of iron formation //Econ. Geol. 1954. Vol. 49. P. 235-293. Khomyakov A.P. Mineralogy of hyperagpaitic alkaline rocks. Clarendon Press, Oxford, 1995.223 p.

146. Nakano T. A "fractal" study of some rias coastlines in Japan //Ann. Rep. Inst. Geosci., Univ. Tsukuba, 1983. No 9. P. 75-80.

147. Noever D. A. Himalayan Sandpiles // Phys. Rev. E. 1993. Vol. 47. P. 724. Ramsay W., Hackman V. Das Nephelinsyenitgebiet auf derHalbinsel Kola. I. //Fennia. 1894. T. 11, S. 1-225.

148. Robertson M.C., Sammis C.G., Sahimi M., Martin A.J. Fractal analysis of three dimensional spatial distributions of earthquakes with a percolation interpretation // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. No. Bl. P. 609-620.

149. Rodriguez-Iturbe I., Rinaldo A. Fractal River Basins: Chance and Self-Organization. Cambridge University Press, 1997.

150. Rothman D. H, Grotzinger J.P., Flemings P. Scaling in turbidite deposition // J. Sediment.1. Res. 1994. VolA64.P. 59.

151. Sahimi M, Robertson M.C., Sammis C.G. Fractal distribution of earthquake hypocenters and its relation to fault pattern and percolation//Phys. Rev. Lett. 1993. Vol. 70. No. 14. P. 2186-2189.

152. Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. Cambridge University Press, 1992. 220 p.

153. Yakovenchuk V.N., Ivanyuk G.Yu., Pakhomovsky Ya,A., Men'shikov Yu.P. (Ed. F. Wall). Khibiny. Laplandia Minerals, Apatity, 2005. 467 p.

Информация о работе

Калашников, Андрей Олегович
кандидата геолого-минералогических наук
Апатиты, 2009
ВАК 25.00.11

Диссертация

Структурно-вещественная упорядоченность геологических объектов как поисковый критерий эндогенных месторождений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы