Использование статистических характеристик геофизических полей для регионального прогнозирования месторождений

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 550.83.016

Т. Д. Адаров, В. Ю. Фридовский, Е. Э. Соловьев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ДЛЯ РЕГИОНАЛЬНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Современные технологии обработки геофизической информации позволяют выделять слабопроявленные в геопотенциальных полях геологические объекты и получать дополнительную информацию о строении исследуемого региона. В автоматизированной системе КОСКАД 3D рассчитаны полные градиенты локальных компонент гравитационного и магнитного полей и выполнена классификация трансформированных аномалий по А. В. Петрову. Установлено, что золоторудные объекты локализуются в области первого класса. Результаты проведенного анализа, включая статистическую оценку трансформированных полей, показали, что золоторудные объекты расположены в областях близнулевых значений и в слабоградиентных зонах. На основе статистической обработки локальных составляющих гравитационного и магнитного полей установлены геофизические критерии регионального прогнозирования и выделены перспективные области золотого оруденения Южного Верхоянья. Предложена методика выделения перспективных областей развития золотого оруденения.

Ключевые слова: локальные составляющие гравимагнитных полей, золотое оруденение, статистическая обработка данных, геофизические критерии, прогнозирование.

T. D. Adarov, V. Yu. Fridovsky, E. E. Solovyov

The Usage of Statistical Processing of the Geophysical Fields for Regional Prognosis of Minefields

With a help of the modern processing technology of geophysical information one can point out geological objects badly approved in the geophysical fields and get additional information about the structure of the region. The full gradients of the local

АДАРОВ Тимофей Дмитриевич - ст. преп. кафедры геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых геологоразведочного факультета СВФУ имени М.К. Аммосова.

E-mail: atdsakha@rambler.ru

ADAROV Timofey Dmitrievich - Senior Lecturer of the Department of Geophysical Methods and Exploration of Mineral Resources, the Faculty of Geology and Survey, the NorthEastern Federal University named after M.K. Ammosov.

E-mail: atdsakha@rambler.ru

СОЛОВЬЕВ Евгений Эдуардович - зав. кафедрой геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых геологоразведочного факультета СВФУ имени М.К. Аммосова.

E-mail: solov.evg@yandex.ru

SOLOVYOV Evgeny Eduardovich - Chairman of the Department of Geophysical Methods and Exploration of Mineral Resources, the Faculty of Geology and Survey, the NorthEastern Federal University named after M.K. Ammosov.

E-mail: solov.evg@yandex.ru

ФРИДОВСКИЙ Валерий Юрьевич - и. о. директора Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН.

E-mail: fridovsky@diamond.ysn.ru

FRIDOVSKY Valery Yurievich - Acting Director of the Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences.

E-mail: fridovsky@diamond.ysn.ru

component geophysical fields of the South Verkhoyanie and the function of classification by A. V. Petrov were calculated in the Coscad 3D. The results of the classification show that the gold objects are located in the zero values and the low-gradient areas of the geophysical fields. On the basis the statistical processing the transformations of the geophysical fields the geophysical criteria of the regional prognosis were discovered and the perspective areas of gold mineralization of the South Verkhoyanie were allocated. The allocation method the perspective areas of gold mineralization is suggested.

Key words: local component of the gravitational and magnetic fields, gold mineralization, statistical processing, geophysical criterias, prognosis.

Введение

Современные технологии обработки геофизических данных включают применение вероятностно-статистических подходов, успешно реализованных в комплексной программе КОСКАД 3Б. Они позволяют выделять слабопроявленные в геополях тектонические структуры, выявлять небольшие геообъекты, получать дополнительную информацию о геологическом строении территорий, анализировать закономерности локализации оруденения в гравимагнитном поле и на этой основе осуществлять прогнозирование месторождений [1-4]. Исследования выполнены на примере Южного Верхоянья, где золоторудные проявления и месторождения локализуются в различ-

ных тектонических зонах и связаны как с аккреционными, так и постаккреционными событиями [5-8]. Статистическая выборка включала более 400 пунктов минерализации, проявлений и месторождений золота известных в Южном Верхоянье.

Анализ статистических характеристик геофизических полей

Для анализа закономерностей размещения золоторудных месторождений Южного Верхоянья использованы схемы локальных компонент геофизических аномалий [9], дополненные построением полей их полного градиента в автоматизированной системе КОСКАД 3Б (рис. 1).

Рис. 1. Полные градиенты локальных составляющих магнитного (А) и гравитационного (Б) полей 1 - золоторудные проявления и месторождения; 2 - разломы; 3 - гранитоидные массивы; 4 - субвулканические плутоны

Куйдусунской впадины Тектонические зоны: К - Кыллахская, СД - Сеттэ-Дабанская, АЮ - Аллах-Юньская Разломы (буквы в кружках): А - Акринский, Б - Бурхалинский, В- Восточно-Сеттэ-Дабанский, МК - Минорско-Кидерикинский

Рис. 2. Результаты классификации геофизических полей Южного Верхоянья 1-4 классы: 1 - первый, 2 - второй, 3 - третий, 4 - четвертый Условные обозначения см. на рис. 1

В комплексной программе спектрально-корреляционного анализа данных КОСКАД 3Б проведена процедура (классификация по А. В. Петрову). Программа предназначена для геологического картирования и районирования территорий по многомерным данным. В программе реализован алгоритм дисперсионного анализа для разделения изучаемых территорий по комплексу задаваемых признаков на однородные области [2-4]. Классификация выполнена по четырем выбранным признакам (трансформантам геопотенциальных полей): первый - локальная

составляющая гравитационного поля, второй -локальная составляющая магнитного поля, третий - полный градиент локальной составляющей гравитационного поля и четвертый признак - полный градиент локальной составляющей магнитного поля.

В результате проведенной процедуры классифицирования рассматриваемых полей на территории Южного Верхоянья выделено четыре однородных области по значениям заданных признаков - классов (рис. 2). Классы ранжированы по степени интенсивности дисперсии значений

Рис. 3. Гистограммы значений А-Г - гистограммы распределения значений: А - локального аномального гравитационного поля; Б - локального аномального магнитного поля; В - полного градиента локального аномального гравитационного поля; Г - полного градиента локального аномального магнитного поля

трансформированных полей, первый класс соответствует близнулевым значениям, четвертый - максимальным. Из рис. 2 видно, что золоторудные объекты концентрируются преимущественно в области первого класса трансформированных геопотенциальных полей.

Для оценки частости попадания золоторудных объектов в определенные интервалы значений трансформированных полей построены гистограммы их распределения (рис. 3). Интервалы группирования исходных значений рассчитаны по формуле Стерджеса [10-11]. Гистограммы значений локальных составляющих рассматриваемых полей имеют вид нормального распределения случайной величины (рис. 3. А, Б). Установлено, что распределение случайной величины полного градиента подчиняется логнормальному закону (рис. 3. В, Г).

По построенным гистограммам распределения значений трансформированных геофизических полей выделены количественные интервалы с высокой плотностью попадания золоторудных объектов (табл.).

Выделенные интервалы соответствуют территориям преимущественного развития золоторудных объектов и могут рассматриваться в качестве геофизических критериев регионального прогнозирования. В программном комплексе КОСКАД 3D проведена интерактивная классификация с выбором установленных интервалов, что позволило определить четыре области с различной степенью перспективности. Перспективность выделенных участков тем выше, чем больше совмещение прогнозных геофизических критериев (рис. 5). Установлено, что высоко-

перспективные области развития разновозрастного золотого оруденения расположены преимущественно в зоне влияния продольных региональных разломов, а также на удалении от крупных магматических тел.

Заключение

Предложена методика выделения перспективных областей золотого оруденения, включающая выделение локальных составляющих гравимагнитных полей и их полного градиента, классификацию геофизических полей, построение гистограмм распределения значений геофизических аномалий, определение количественных интервалов с высокой плотностью попадания золоторудных объектов [12-13].

Анализ статистических характеристик геофизических полей Южного Верхоянья показал, что для выделения территорий, благоприятных для размещения золотого оруденения, оптимальными интервалами значений трансформированных аномалий являются следующие: локальная составляющая магнитного поля от -18.57 до 16.95 нТл, локальная составляющая гравитационного поля от -1.73 до 1.83 мГл, полный градиент локальной составляющей магнитного поля от 1.09 до 5.94 нТл/км, полный градиент локальной составляющей гравитационного поля от 0.063 до 0.262 мГл/км.

На основе статистической обработки трансформированных геофизических полей установлены геофизические критерии регионального прогнозирования и построена схема перспективных областей золотого оруденения Южного Верхоянья. Высокоперспективные районы приурочены, в

Таблица

Статистические характеристики значений геофизических полей территорий развития золоторудных объектов Южного Верхоянья

Трансформация поля Среднее арифметическое, х Стандартное отклонение, 8 Интервалы [х — з; х + з] Вероятность, Р %

Локальная составляющая магнитного поля -0.81 17.76 [-18.57; 16.95] 73.3

Локальная составляющая гравитационного поля 0.048 1.77 [-1.73; 1.83] 73.3

Полный градиент локальной составляющей магнитного поля 0.934 (1п) 2.54 0.848 (1п) [0.085; 1.782] (1п) [1.09; 5.94] 71.1

Полный градиент локальной составляющей гравитационного поля -2.04 (1п) 0.129 0.708 (1п) [-2.75; -1.33] (1п) [0.063; 0.262] 63.1

Рис. 4. Схема перспективных областей золотого оруденения Южного Верхоянья 1-4 - области с различной степенью перспективности; 1 - высокоперспективные (4 критерия); 2 - перспективные (3 критерия); 3 - слабоперспективные (2 критерия); 4 - не перспективная (1 критерий) Условные обозначения показаны на рис. 2

основном, к зонам продольных складчато-разрывных деформаций, отделяющих тектонические зоны, а в их пределах - к периферии разноглубинных крупных магматических образований.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-17-00465).

Л и т е р а т у р а

1. Никитин А. А., Зиновкин С. В., Петров А. В., Пискун П. В. Адаптивные приемы выделения неоднородных геологических объектов в геофизических полях // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2006. -№ 3. - С. 50-56.

2. Никитин А. А., Петров А. В., Зиновкин С. В. Развитие статистических приемов обработки и интерпретации геофизических полей в компьютерной технологии КОСКАД 3D // Изв. вузов. Геология и разведка, 2007. - № 6. - С. 68-74.

3. Петров А. В., Зиновкин С. В., Осипенков Д. Ю., Юдин Д. Б. Компьютерная технология статистического и спектрально-корреляционного анализа данных КОСКАД 3D 2011 // Геоинформатика^еотЮгтайка. 2011. - № 4. - С. 7-13.

4. Петров А. В., Юдин Д. Б., Хоу Сюели. Обработка и интерпретация геофизических данных методами вероятно-статистического подхода с использованием компьютерной технологии «Коскад 3D» // Вестник Краунц. Науки о земле. 2010. - № 2. (16).

5. Окунев А. Е., Фридовский В. Ю. О персективах открытия крупных золоторудных месторождений орогенного типа в терригенных отложениях Южного Верхоянья // Руды и металлы. 2012. - № 5. - С. 22-29.

6. Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). М.: МАИК «Наука/ Инетрпериодика», 2001. - С. 571.

7. Фридовский В. Ю., Полуфунтикова Л. И. Условия локализации золотого оруденения Маринского рудного поля (Южное Верхоянье) // Отечественная геология, 2011. - № 6. - С. 13-20.

8. Фридовский В. Ю. Структуры раннеколлизионных золоторудных месторождений Верхоянского складчато-надвигового пояса // Тихоокеанская геология, 1998. - № 6. -С. 26-36.

9. Соловьев Е. Э., Фридовский В. Ю., Адаров Т. Д. Геофизические поля и глубинное строение Южного Верхоянья // Отечественная геология, 2011. - № 6. - С. 82-86.

10. Вахромеев Г. С., Ерофеев Л. Я., Канайкин В. С., Номоконова Г. Г. Петрофизика. Томск: ТГУ, 1997. - 462 с.

11. Никитин А. А. Теоретические основы обработки геофизической информации. М., Недра, 1986. - С. 346.

12. Адаров Т. Д. Геофизические критерии золотого оруденения Южного Верхоянья по статистическим характеристикам геопотенциальных полей // VII Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле», Москва, Российский государственный геологоразведочный университет, 15-17 апреля, 2014 г.: Материалы конференции / РГГРУ. - М. 2014. - С. 104-105.

13. Адаров Т. Д., Соловьев Е. Э. Прогнозные территории золотого оруденения в Южном Верхоянье // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России: материалы всероссийской научно-практической конференции, 1-3 апреля 2014 г. Якутск. - С. 13-15.

R e f e r e n c e s

1. Nikitin A. A., Zinovkin S. V., Petrov A. V., Piskun P. V. Adaptivnye priemy vydelenija neodnorodnyh geologicheskih ob#ektov v geofizicheskih poljah // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Geologija i razvedka. 2006. - № 3. - S. 50-56.

2. Nikitin A. A., Petrov A. V., Zinovkin S. V. Razvitie statisticheskih priemov obrabotki i interpretacii geofizicheskih polej v komp'juternoj tehnologii KOSKAD 3D // Izv. vuzov. Geologija i razvedka, 2007. - № 6. - S. 68-74.

3. Petrov A. V., Zinovkin S. V., Osipenkov D. Ju., Judin D. B. Komp'juternaja tehnologija statisticheskogo i spektral'no-korreljacionnogo analiza dannyh KOSKAD 3D 2011 // Geoinformatika/Geoinformatika. 2011. - № 4. - S. 7-13.

4. Petrov A. V., Judin D. B., Hou Sjueli. Obrabotka i interpretacija geofizicheskih dannyh metodami verojatno-statisticheskogo podhoda s ispol'zovaniem komp'juternoj tehnologii «Koskad 3D» // Vestnik Kraunc. Nauki o zemle. 2010. - № 2. (16).

5. Okunev A. E., Fridovskij V. Ju. O persektivah otkrytija krupnyh zolotorudnyh mestorozhdenij orogennogo tipa v terrigennyh otlozhenijah Juzhnogo Verhojan'ja // Rudy i metally. 2012. - № 5. - S. 22-29.

6. Tektonika, geodinamika i metallogenija territorii Respubliki Saha (Jakutija). M.: MAIK «Nauka/Inetrperiodika», 2001. - S. 571.

7. Fridovskij V. Ju., Polufuntikova L. I. Uslovija lokalizacii zolotogo orudenenija Marinskogo rudnogo polja (Juzhnoe Verhojan'e) // Otechestvennaja geologija, 2011. - № 6. - S. 13-20.

8. Fridovskij V. Ju. Struktury rannekollizionnyh zolotorudnyh mestorozhdenij Verhojanskogo skladchato-nadvigovogo pojasa // Tihookeanskaja geologija, 1998, № 6.

- S. 26-36.

9. Solov'ev E. Je., Fridovskij V. Ju., Adarov T. D. Geofizicheskie polja i glubinnoe stroenie Juzhnogo Verhojan'ja // Otechestvennaja geologija, 2011. - № 6. - S. 82-86.

10. Vahromeev G. S., Erofeev L. Ja., Kanajkin V. S., Nomokonova G. G. Petrofizika. Tomsk: TGU, 1997. - 462 s.

11. Nikitin A. A. Teoreticheskie osnovy obrabotki geofizicheskoj informacii. M., Nedra, 1986. - S. 346.

12. Adarov T. D. Geofizicheskie kriterii zolotogo orudene-nija Juzhnogo Verhojan'ja po statisticheskim harakteristikam geopotencial'nyh polej // VII Mezhdunarodnaja nauchnaja konferencija studentov, aspirantov i molodyh uchenyh "Molodye

- naukam o Zemle", Moskva, Rossijskij gosudarstvennyj geologorazvedochnyj universitet, 15-17 aprelja, 2014 g.: Materialy konferencii/RGGRU. - M., 2014. - S. 104-105.

13. Adarov T. D., Solov'ev E. Je. Prognoznye territorii zolotogo orudenenija v Juzhnom Verhojan'e // Geologija i mineral'no-syr'evye resursy Severo-Vostoka Rossii: materialy vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, 1-3 aprelja 2014 g. Jakutsk. - S. 13-15.