С точки зрения применимости методов анализа и прогноза геологических систем используются такие подходы:
) изучение материальных тел;
) рассмотрение абстрактных моделей поведения элементов;
) исследование источников и каналов информации [1].
Основными объектами изучения и прогнозирования в процессе геологосъемочных и поисковых работ являются рудоносные территории и участки - минерагенические провинции и зоны, рудные районы, рудные узлы, рудные поля и месторождения полезных ископаемых.
Прогноз рудоносности территорий, локальных участков осуществляется на основе выявления закономерностей пространственного размещения месторождений полезных ископаемых в структурно-формационных зонах, минерагенических поясах, в рудных районах, рудных узлах, рудных полях. Применительно к геологоразведочной практике (этапное и стадийное выполнение геологоразведочных работ) прогнозирование заключается в обосновании наибольшей вероятности пространственной локализации рудных объектов на площадях различных стадий геологоразведочных работ. Отсюда геологическое прогнозирование разделяется на региональное, мелко-, средне-, крупномасштабное и локальное. Целью такого прогноза любого масштаба является выделение и количественная оценка рудоносности перспективных площадей, структур, участков в рангах минерагенической провинции и зоны, рудного района, рудного узла, рудного поля, месторождения, рудной залежи. Тогда задачами прогнозно-минерагенических исследований будут:
) сбор, обобщение и систематизация имеющейся геологической информации в масштабе планируемых работ;
) анализ полученных данных с выявлением основных геологических предпосылок объекта прогнозирования (минерагеническая провинция - рудная залежь) и его реальные модели;
) синтез данных и общая оценка перспектив изучаемой площади с выделением потенциально рудоносных участков и структур, соответствующих масштабу и типу модели прогноза;
) количественная оценка прогнозных ресурсов рудоносных объемов недр (потенциальная минерагеническая провинция - рудная залежь) и их геолого-экономической значимости в условиях конкретного региона;
) определение рациональных путей, комплекса методов и объемов геологоразведочных работ для реализации прогноза [6].
По условиям проведения прогнозно-минерагенических исследований большое значение приобретает типизация территорий. Эта типизация позволяет наметить рациональный комплекс методов прогноза и составить представление о возможной промышленно значимой минерализации на изучаемой площади. На условия проведения прогнозных работ влияют ландшафтно-геохимические, географо-экономические особенности, геолого-тектоническая обстановка и зональное размещение месторождений. Различают три типа регионов, имеющих специфику использования различных методов прогнозно-минерагенических исследований:
) горно-складчатые с покровом рыхлых отложений - проявлены хорошо вторичные ореолы и потоки рассеяния рудных элементов;
) регионы преимущественного развития мощных осадочных толщ, с глубоко залегающим кристаллическим фундаментом - вторичные ореолы и потоки рассеяния минералов, элементов не проявлены;
) закрытые складчатые регионы аккумулятивно-денудационных равнин с чехлом аллохтонных отложений до 500 м мощности - вторичные ореолы и потоки рассеяния минералов и элементов залегают в чехле.
Из географо-экономических условий проведения прогнозно-минерагенических исследований важную роль играет промышленная освоенность района. Она определяет глубинность работ, объем предыдущей информации, детальность изучения объектов, обоснованность прогнозов. Рекомендуется выделять такие территории: освоенные и изученные потенциально перспективные, неосвоенные и неизученные, в пределах которых не установлено промышленных месторождений, но потенциально перспективные.
Важнейшими геолого-тектоническими условиями проведения
прогнозно-минерагенических исследований является ярусность строения территории
и геолого-тектонические обстановки в её пределах. От ярусности района зависят
комплекс работ и глубинность применяемых методов исследований. Каждый ярус
обычно характеризуется своей степенью литификации и дислоцированности пород.
Различают одноярусные, двухъярусные, многоярусные регионы: четвертичный
комплекс рыхлых отложений + покровный осадочный комплекс + покровный
вулканический комплекс + складчатый кристаллический комплекс [1].
По характеру пространства, на котором проводятся поиски месторождений полезных ископаемых, различают дистанционные, наземные и подводные методы.
К дистанционным методам относятся следующие:
) геологические аэрометоды;
2) дистанционные фотографические съемки;
) аэрогаммасъемка;
) космогеологические методы;
) телевизионные съемки;
) спектрометрические съемки;
) радарные или радиолокационные съемки;
) космомагнитная и косморадиометрическая съемки;
) космофотоснимки.
К наземным методам относятся следующие:
) геологические методы поисков) визуальные поиски;
b) геологическая съемка;
2) обломочно-речной метод;
3) валунно-ледниковый метод;
) шлиховый метод;
) геохимические методы;
a) литохимический;
b) гидрохимический;) биохимический;) атмохимический;) эманационный метод;) газортутные поиски;) ядерно-физические поисковые методы;
6) физико-химические методы;
7) геофизические методы поисков;
) технические (горно-буровые) методы поисков.
Моря и океаны - огромные вместилища различных полезных ископаемых: нефти и газа, руд золота, платины, олова, вольфрама, железа, марганца, хрома, никеля, кобальта, меди, фосфора, драгоценных камней. Они заключены в донных осадках и в коренных породах. В настоящее время основными объектами исследований являются осадки в пределах береговой зоны суши и мелководной зоны шельфа. Некоторые страны в значительной степени удовлетворяют свои потребности в том или ином минеральном и энергетическом сырье путем разработки и поисков подводных месторождений нефти и газа, россыпей золота, платины, ильменита, циркона, касситерита, титаномагнетита, алмазов, строительного песка и фосфорита.
К подводным (объект исследования - шельф) методам относятся следующие:
) методика непрерывного сейсмоакустического профилирования (САП);
2) методика геолого-экономической оценки;
) гидрологическое обеспечение поисков и изучение гидродинамических характеристик морских россыпей;
) техническое обеспечение опробования подводных месторождений.
Научной основой выделения рудоперспективных площадей и других рудных объектов служат достижения теоретической минерагении и учения о месторождениях полезных ископаемых. Основное положение минерагении-металлогении о взаимосвязи процессов рудообразования с другими геологическими процессами позволяет достоверно прогнозировать оруденение на конкретных площадях. Методика выделения перспективных участков при геологосъемочных работах основана на выявлении практикой прямых поисковых признаков оруденения. При этом основным принципом оценки рудоносности площадей является принцип аналогии. При выделении рудоперспективных территорий и объектов используется рациональное ком-плексирование разных методов исследований. Но основными из них являются региональный минерагенический анализ, структурно-геометрический анализ, регионально-геофизический, регионально-геохимический.
Регионально-минерагенический анализ направлен на выделение перспективных площадей разного ранга на основе анализа всех данных о рудоконтролирующих факторах, на разработку критериев прогноза и определения рудоперспективных участков. Критерии прогнозирования делятся на универсальные, применимые для многих типов оруденения, и частные, пригодные для прогнозирования лишь конкретных месторождений одного типа. Широко используются минералого-геохимические критерии, в том числе кристаллографические (типы кристаллов), геометрические. Они позволяют выделять конкретные рудоносные участки и отбраковывать неперспективные площади. Используются шлиховые ореолы рудных минералов, зоны рудоносного метасоматоза, геохимические поля и ореолы, гидрохимические, атмохимические аномалии, элементы-индикаторы оруденения, зональное размещение оруденения. На основе рудно-метасоматической зональности уточняется прогнозируемый тип месторождений, возможные размеры и выдержанность ору-денения на глубину.
Структурно-геометрический метод основан на расположении месторождений полезных ископаемых в виде правильного геометрического узора в узлах пересечения сети контролирующих разломов и разнородных по литологии пород. Этот метод базируется на законах геометрической кристаллизации природного вещества в пространстве.
Регионально-геофизический метод основан на вскрытии и использовании закономерных геологических обстановок проявления оруденения в физических полях - гравиметрических, сейсмических, магнитных, электрических, радиометрических, выявляемых геофизическими съемками. Геофизические методы существенно повышают глубинность прогноза, особенно в регионах, перекрытых мощным слоем рыхлых отложений, покровами эффузивных пород. Специальные глубинные геофизические исследования типа ГСЗ, МОВ, МОВЗ, сейсмической томографии иногда позволяют выявлять глубинные неоднородности в строении нижних слоев-блоков земной коры, подстилающие крупные рудоконтролирующие и рудовмещающие структуры. Особенно показательными оказываются блоки разуплотненных пород.
Регионально-геохимический метод использует закономерные взаимосвязи промышленного оруденения и региональных геохимических полей. В результате проводится геохимическое районирование территорий, выявляются геохимические поля и геохимическая зональность геологических структур. Для этого используются результаты геологического картирования и литохимических съемок территорий при региональном прогнозировании.
Прогнозная оценка перспективных площадей и объектов предусматривает оценку количества минерального сырья в недрах рассматриваемой территории на основе регламентированных прогнозных ресурсов категорий Р3, Р2, Р1. Результаты геологического прогноза разных стадий геологоразведочных работ должны выражаться не только в виде контуров, ограничивающих наиболее перспективные участки на карте, но и в виде первой оценки количества и качества минеральных ресурсов объектов, находящихся на исследуемой территории - рудные узлы, рудные поля, месторождения. По результатам геологического прогноза проектируются и ставятся более детальные исследования на рудоперспектиных площадях. Они дают материал для дальнейшего экономического прогнозирования, то есть по развитию горной промышленности в регионе. Прогнозные ресурсы являются основой текущего и перспективного планирования, а также для долгосрочного прогнозирования направлений и объемов геологоразведочных работ. Прогноз опирается на минераге-нические, структурно-тектонические, петрологические, минералого-геохимические и другие закономерности образования месторождений. Но не всякое скопление минерального сырья является месторождением, а только то, в котором есть потребность и рентабельность добычи и переработки. Поэтому комплекс геологических факторов дополняется технико-экономическими показателями.
Процедура прогнозирования должна включать такие операции:
) определение границ системы - объекта;
) выявление её элементов и взаимосвязей между ними;
) установления их влияния и воздействия на параметры состояния системы или объекта.
Поэтому к важным прогнозным показателям относятся масштабы, количество ресурсов, линейные параметры объектов, особенности геологического строения, состава и т.п. В качестве элементов системы можно рассматривать отдельные рудные узлы, рудные поля, месторождения сходного геологического строения и состава. Разрабатываются методы автоматизированного прогнозирования рудоносных территорий на ЭВМ.
Прогнозно-минерагенические (металлогенические) региональные исследования выполняются в масштабах 1: 1000000, 1: 500000 и 1: 200000. При региональном комплексном геологическом прогнозировании поисковыми объектами являются минерагенические провинции и зоны, рудные районы, рудные узлы. Основными задачами таких региональных работ являются:
) выявление рудоконтролирующих структур первого порядка и связанных с ними рудоносных осадочных, магматических, метаморфических, метасоматических и иных комплексов и формаций;
) определение локальных рудоносных геологических структур (складчато-блоковых, разрывных, дайковых поясов и штоков магматитов, вулкано-плутонических центров, зон метасоматитов, тектоно-магматической активизации), их соотношений между собой и с разновозрастными уровнями эрозионного среза отдельных блоков изучаемой территории;
) выяснение природы геологических, геофизических, геохимических, минералогических аномалий, выявленных в изучаемом регионе.
Решение первой задачи способствует выявлению перспективных рудоносных площадей - минерагенических зон, рудных узлов, рудных районов, а второй и третьей - выявлению точек минерализации и рудопроявлений.
Региональное прогнозирование опирается не только на изучение вскрываемых формаций и комплексов с помощью анализа геологических карт масштабов 1: 1000000.1: 200000 (1: 100000), но и учитывает данные о глубинном строении земной коры. При выделении рудоперспективных структурно-формационных зон используются такие исследования:
) сопоставление выявляемых зон между собой; определение их эволюционного развития по основным этапам рудообразования;
) изучение последовательности структурно-тектонических, магматических, метаморфических, метасоматических этапов;
) минерагенический анализ изучаемых территорий;
) выявление рудопроводящих, рудоконтролирующих, рудоконцентрирующих структур.
Региональное прогнозирование служит для проектирования на первом этапе геолого-геофизических исследований территорий. В результате получают прогнозные ресурсы категории Р3. Эти прогнозные ресурсы оцениваются при геологосъемочных и геофизических работах масштабов 1: 1000000.1: 200000. Их количественная оценка выполняется без привязок к конкретным объектам. Прогнозные ресурсы категории Р3 учитывают лишь потенциальную возможность открытия месторождений полезных ископаемых того или иного вида на основании благоприятных геологических и палеогеографических предпосылок, выявляемых при аэрокосмических и наземных геолого-геофизических и геологосъемочных исследованиях.
При отраслевом минерагеническом анализе и прогнозировании в основу положена структура баланса данного вида минерального сырья. Намечаются типы месторождений, отвечающих требованиям промышленности к масштабам и качеству сырья. Затем выполняется специальный анализ территории страны, отдельных регионов с целью выявления мест наиболее вероятного их обнаружения. Изучаются типы месторождений, выделяются рудные и рудоносные формации, анализируются закономерности их размещения, устанавливаются факторы, контролирующие оруденение. На этой основе формируется банк критериев перспективной оценки территорий применительно к различным формационным или геолого-промышленным типам. Региональные комплексные и отраслевые прогнозно-металлогенические исследования дополняют друг друга.
Методика анализа геологических данных при комплексном и отраслевом прогнозировании различается. Комплексный многоступенчатый прогнозный анализ территорий с последовательной детализацией перспективных площадей включает обзорное прогнозирование, мелко-, среднемасштабное (1: 1000000.1: 200000) и выборочное крупномасштабное (1: 50000) прогнозирование. Особенностью методики такого прогнозирования является последовательное вовлечение в анализ все более крупномасштабных геологических карт; использование критериев прогноза от региональных геологоструктурных, формационных к более детальным минералогическим и геохимическим. В одних случаях такой многоступенчатый анализ заканчивается выделением и оценкой масштабов прогнозируемого оруденения в пределах минерагенических поясов и провинций, зон, областей. В других случаях он заканчивается на уровне рудных зон, узлов, рудных районов.