ГИС как средство оценки экономического потенциала (на примере Западного Верхоянья, Восточная Якутия)

УДК 553.4

ГИС как средство оценки экономического потенциала

А.В. Костин

На примере рудных формаций Западного Верхоянья (Восточная Якутия) разработана концепция использования ГИС технологий для прогнозирования рудно-магматических узлов благородных металлов. В основу ГИС проекта положены кадастры месторождений и магматических пород. Средствами ГИС-анализа построены буферные зоны для выявления рудоносного потенциала перспективных направлений автодорог.

A concept of applying GIS technologies for predicting ore-magmatic clusters with noble metals is devised, using ore formations of West Verkhoyanye (East Yakutia) as an example. The GIS project is based on cadastres of ore deposits and igneous rocks. GIS analysis permitted building buffer zones for outlining the ore-potential of the perspective road directions.

Ключевые слова: ГИС технологии, рудные формации, Западное Верхоянье.

Введение

Верхоянская складчатая область чрезвычайно богата минеральными ресурсами. Здесь известно множество месторождений золота, серебра и олова, некоторые из них являются крупными и уникальными, что делает эту территорию крупнейшей благородно- и редкометальной провинцией России.

Применение ГИС для оценки экономического потенциала территории позволило объединить для пространственного анализа разнородные геологические данные, подготовить и построить базовые и тематические карты, решить задачи, связанные с пространственным анализом геологической информации. Наиболее важными из них были:

1. Учет фактического местоположения коренных месторождений благородных, цветных и редких металлов.

2. Наполнение атрибутивных баз данных характеристикой рудных месторождений для последующего металлогенического анализа.

3. Создание ГИС по магматическим образованиям (плутонам и дайкам) для выделения рудно-магматических систем и установления их металлогенической специализации.

4. Создание комплексных географических, геологических и металлогенических карт.

5. Получение новых геологических знаний

КОСТИН Алексей Валентинович - д.г.-м.н., зав. лаб. ИГАБМ СО РАН.

путем анализа и интерполяции имеющегося фактического материала.

Решение перечисленных задач опиралось на следующие свойства ГИС:

- векторный и растровый методы хранения пространственно распределенной информации;

- поддержку топологических отношений между объектами;

- возможность хранения тематических данных в геодатабазах форматах ACCESS;

- мощные функции пространственного анализа данных (Spatial Analyst, Geostatistical Analyst и др.);

- реализацию запросов по условию - отображение объектов, удовлетворяющих заданным условиям;

- развитые возможности публикации графических и аналитических материалов.

Закономерности размещения месторождений

Учет фактического местоположения коренных месторождений благородных, цветных и редких металлов осуществляется в регистрационном кадастре месторождений полезных ископаемых. Атрибутивные базы данных регистрационных кадастров удовлетворяют «первой нормальной форме» и не содержат повторяющихся полей. В ключевом поле хранятся уникальные названия объектов, что позволяет устанавливать отношения с другими таблицами, содержащими дополнительные аналитические данные. Слой «рудные месторождения» включает около десяти тысяч

крупных, средних и мелких месторождений, рудо-проявлений и точек рудной минерализации, различных по генетическим и морфоструктурным особенностям, а так же набору полезных компонентов. Атрибутивный файл базы данных включает следующие поля: название месторождения, вид полезного ископаемого, временную группу рудных формаций, рудную формацию, геолого-промышленный тип, размер месторождения. В пределах рудных узлов месторождения могут ранжироваться по размеру (крупные, средние, мелкие и т.д.) и по принадлежности к рудной формации. По признаку «временная группа рудных форма-

ций» рудные узлы группируются в металлогени-ческие зоны. Для слоя «рудные месторождения» применяется классификатор, по которому визуализация месторождений осуществляется одновременно по двум признакам - рудная формация и размеры месторождения.

Первичный анализ месторождений по виду полезного ископаемого (золото, серебро, олово) показывает, что с учетом всех рудных формаций (табл. 1) на территории Восточной Якутии имеются 706 месторождений золота (15 крупных), 183 -серебра (8 крупных) и 570 - олова (10 крупных).

Таблица 1

Статистическое распределение месторождений золота, серебра и олова по рудным формациям

Рудная формация Крупные Средние Мелкие Проявления

Золоторудные формации

Золото-кварцевая 6 16 1 7

Золото-кварцевая малосульфидная 2 12 85 143

Золото (мышьяково)-сульфидная 1 5 14 16

Золото-сульфидная 0 1 18 12

Золото-медно-порфировая 0 2 2 0

Золото-редкометальная 0 14 72 30

Золото-серебряная 2 19 114 54

Золото-скарновая 1 1 0 0

Золото-сурьмяная 3 4 33 16

Золото-сурьмяно-ртутная 0 0 0 0

Всего по золоту 15 74 339 278

Сереброрудные формации

Серебро-медно-порфировая 0 0 0 5

Олово-серебряная 1 21 36 8

Серебро-сурьмяная 2 3 5 4

Серебро-свинцовая 4 11 2 5

Серебро-полиметаллическая 1 8 51 16

Всего по серебру 8 43 94 38

Оловорудные формации

Оловоносных грейзенов 2 1 23 4

Оловоносных пегматитов 0 0 3 0

Касситерит-кварцевая 2 6 0 29

Касситерит-силикатная 1 8 32 13

Касситерит-сульфидная 3 25 76 30

Полиметаллическая 2 5 202 103

Всего по олову 10 45 336 179

Для анализа закономерностей размещения крупных месторождений золота, серебра и олова необходимо выделить перспективные рудные узлы и поля, в которых эти месторождения являются частью крупных полиформационных рудно-магматических систем. С учетом того, что рудные узлы могут содержать ряды рудных формаций и быть представлены не одним, а целой серией руд-

ных месторождений, на этом этапе анализа месторождения не разделяются по виду полезного ископаемого (золото, серебро, олово).

Рудные узлы выделяются средствами модуля Spatial Analyst по компактному расположению месторождений, рудопроявлений и точек минерализации [2]. Полученная карта отражает плотность распределения всех рудных месторождений

полезных ископаемых (крупность месторождения используется как весовой фактор при построении карты) и может интерпретироваться как схема крупных полиформационных рудных узлов при радиусе поиска 50000 м и размере стороны ячейки 5000 м. Как правило, рудный узел включает одно (редко больше) крупное месторождение и целый ряд средних и мелких, нередко различных по генетическим и морфоструктурным особенностям, а так же по набору полезных компонентов.

Объединение полученной карты плотности распределения месторождений со слоем крупных и средних месторождений золота, серебра и олова показывает перспективные для постановки первоочередных поисковых работ площади. Количество выделенных таким способом рудных узлов отражает все потенциально перспективные рудно-магматические системы Верхоянской складчатой области.

Основные скопления месторождений золота приурочены к Адыча-Нерской Аи зоне Яно-Колымского металлогенического пояса и включают крупные месторождения Сентачан, Сарылах, Бадран, Хангалас и множество средних и мелких месторождений золота. В Нижнеянской Аи-8Ь-^ зоне расположено месторождение Кючус, в Западно-Верхоянской Ag-Au зоне - Аркачанское и Кысылтасское, в Томпонской Au-Cu-W зоне -Агылкинское, а в Нежданинском Au-Ag рудном районе - Нежданинское [5] (рис. 1).

Месторождения серебра не образуют линейных металлогенических зон, группируясь вблизи небольших штокообразных интрузий или на значительном удалении от них. В Западно-Верхоянской Ag-Pb зоне расположены месторождения Ким-пиче, Прогноз, Кысылтасское, Мангазейское, в Томпо-Делиньинской Ag-Pb-Hg зоне - Ночное, Хачакчан, Заря, в Тарынской Au-Sb и Ag-Sn зоне -Купольное и Курдатское, в Нежданинском Au-Ag рудном районе - Верхнее-Менкеченское (рис. 2).

Основные месторождения олова приурочены к Центрально-Полоусной Sn-W-Mo-Au-Ag зоне и включают месторождения Одинокое, Полярное, Дьяхтардахское и Депутатское. В Эге-Хайском Sn рудном районе сосредоточены Кестерское и Эге-Хайское месторождения (рис. 3).

Связь магматизма и оруденения

Для многих рудных месторождений установлена пространственная связь с интрузивными об-

Рис. 1. Крупные и средние месторождения золоторудных формаций на карте плотности распределения всех рудных месторождений: Рудные формации: 1 - золото (мышьяково)-сульфидная; 2 - золото-кварцевая малосульфидная; 3 -золото-кварцевая; 4 - золото-медно-порфировая; 5 - золото-редкометальная; 6 - золото-серебряная; 7 - золото-скарновая; 8 - золото-сульфидная; 9 - золото-сурьмяная; 10 - золото-сурьмяно-ртутная.

Рудные зоны и районы: I - Адыча-Нерская Au зона; II - Ниж-неянская Au-Sb-Hg зона; III - Западно-Верхоянская Ag-Au-РЬ зона; IV - Томпонская Au-Cu-W зона; V - Нежданинский Au-Ag рудный район

Рис. 2. Крупные и средние месторождения сереброрудных формаций на карте плотности распределения всех рудных месторождений: 1 - золото-серебряная; 2 - олово-серебряная; 3 - серебро-полиметаллическая; 4 - серебро-свинцовая; 5 -серебро-сурьмяная.

Рудные зоны и районы: I - Западно-Верхоянская Ag-Au-Pb зона; II - Томпо-Делиньинская Ag-Pb-Hg зона; III - Тарын-ская Au-Sb и Ag-Sn зона; IV - Нежданинский Au-Ag рудный район

Рис. 3. Крупные и средние месторождения оловорудных формаций на карте плотности распределения всех рудных месторождений: 1 - касситерит-кварцевая; 2 - касситерит-силикатная; 3 - касситерит-сульфидная; 4 - оловоносных грейзенов; 5 - оловоносных скарнов; 6 - полиметаллическая. Рудные зоны и районы: I - Центрально-Полоусная Sn-W-Mo-Au-Ag зона; II - Эге-Хайский Sn район

разованиями, что стимулирует попытки оценить потенциальную рудоносность последних. Для этого на основе лицензионного ArcGis 9.2 создан ГИС проект, который включает:

1. Интрузивные массивы (оцифрованные с геологических карт м-ба 1:500 000 и 1:200 000).

2. Месторождения полезных ископаемых.

После оцифровки слой «интрузивные массивы» преобразован в геодатабазу формата Access, которая состоит из таблицы, описывающей геометрию плутонов с вычисленными площадями выхода на дневную поверхность, их пространственную привязку и названия. При совмещении слоев «месторождения полезных ископаемых» и «интрузивные массивы» было выявлено, что чем более эродированы интрузивы, тем меньше в их контурах и на периферии рудных месторождений [4]. Это позволило выработать модель рудной зональности (рис. 4), которая может использоваться при пространственном анализе рудных узлов. В основу положена идея о том, что рудные узлы состоят из месторождений, которые в пространстве образуют непрерывный ряд рудных формаций [3]. Наличие одной из формаций ряда позволяет прогнозировать остальные.

С помощью расширения SpatialAnalyst ArcGis вокруг плутонов были построены буферные зоны и произведена выборка тех, в которых

Рис. 4. Рудно-магматическая модель полиформационных рудных узлов Западного Верхоянья [3]: 1 - Песчаники; 2

- Гранит; 3- Роговики; 4- Скарны; 5 - Брекчия кварцевых порфиров; 6 - Сульфидизированные песчаники; рудные тела: 7- Штокверки; 8- Секущие минерализованные зоны; 9- Пластовые жилы; 10 - Секущие жилы; 11 - Типовые рудные формации: 1 - медно-молибденовая; 2 - золото-скарновая; 3 - золото-медно-порфировая; 4 - золото-редкометальная; 5

- золото (мышьяково)-сульфидная; 6 - золото-сульфидная; 7 - золото-серебряная; 8 - серебро-медно-порфировая; 9 -серебро-сурьмяная; 10 - серебро-свинцовая; 11 - серебро-полиметаллическая

имеются месторождения от мелких до крупных, принадлежащих к Си-Мо, Аи, Ag и РЪ-2и рудным формациям. В качестве наиболее перспективной была выделена Западно-Верхоянская рудно-магматическая зона с комплексной Си-Мо-Аи-Ag-Pb-Zn минерализацией [3, 4]. В золоторудном и сереброрудном рядах рудных формаций месторождения группируются по времени и условиям локализации, характеру рудных жил, масштабам и качеству руд. Выделяемые нами типовые представители рудных формаций описываются как эталоны, характеристика которых закладывается в алгоритмы металлогенического анализа на основе ГИС технологий.

Оценка экономического потенциала

Потенциал Западного Верхоянья оценивается в 170 т золота (месторождения Аркачан и Кысыл-тас) и 60000 т серебра (месторождения Кимпиче, Мангазейское, Прогноз, Хачакчан, Заря, Курдат-ское, Верхнее-Менкеченское и Купольное). Ориентировочный срок эксплуатации месторождений серебра - 60 лет с ежегодным уровнем добычи 1000 т серебра и занятостью населения 20 тыс. человек [1].

Одна из составляющих экономического потенциала Западно-Верхоянского рудного района

- автодороги и находящиеся в сфере их влияния перспективные к освоению рудные месторождения.

Планирование перспективных автодорог производится на основе действующей сети автодорог, из которых необходимо выбрать наиболее насыщенные полезными ископаемыми направления. Для этого с помощью расширения Analysis Tool-Proximity-Buffer для слоя «автодороги» строятся 10, 25 и 50-километровые буферные зоны (рис. 5).

Наложение на буферные зоны слоев месторождений Au, Ag и Sn показывает, что наибольшим потенциалом обладает направление 1 через населенные пункты Якутск-Батамай-Сеген-Кюель-Себян-Кюель-Эндыбал-Верхоянск-Батагай. В ее 50-километровую буферную зону попадают крупные месторождения серебра (Мангазейское, Кысылтасское, Кимпиченское) и золота (Арка-чанское, Кысылтасское-Пентиум). Сводный ресурсный потенциал золота и серебра (с учетом только крупных месторождений) для планирования автодорог по направлениям 1, 2 и 3 приводится в табл. 2.

Выводы

В связи с экономическим развитием Северо-Востока России возникает потребность в выявлении наиболее перспективных для освоения участков. К таковым могут относиться места скопления месторождений востребованных полезных ископаемых, находящиеся вблизи населенных пунктов или авто- и железных дорог. Автором проведена попытка решить одну из наиболее типовых задач - оценить рудный потенциал в зоне влияния трех вариантов автодорог по маршруту Якутск-Батагай. Основным инструментом явился SpatialAnalyst ArcGis. С его помощью были построены буферные зоны, контуры которых с попавшими в них месторождениями полезных ис-

Рис. 5. Буферные зоны вдоль автодорог Якутск - Багагай и ассоциирующие с ними месторождения полезных ископаемых

копаемых служат зоной экономического интереса потенциальных автодорог.

Проведенное исследование на примере месторождений Западного Верхоянья показало возможность использования ГИС анализа для оценки экономического потенциала транспортной сети Республики Саха (Якутия).

Литература

1. Бавлов В.Н., Михайлов Б.К. Результаты и основные направления развития минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых России: Материалы VI Всероссийского съезда геологов. - М., 2008.

2. Костин А.В., Гольцова А.С., Лысенко М.С., Тру-факина Т. В. Прогнозирование благороднометалльных рудных узлов Западного Верхоянья (Восточная Якутия) с использованием ГИС // Тихоокеанская геология. - 2006. Т. 25 №5. - С. 62-72.

Таблица 2

1 2 3

М-е Ресурсы, т М-е Ресурсы, т М-е Ресурсы, т

Золото

Кысылтасское 70

Аркачанское 100

Серебро

Кимпиче 15000 Прогноз 7000 Хачакчанское 10000

Мангазейское 10000 Заря 2500

Расстояние от г. Якутска до п. Батагай, км

860 1160 1185

Ресурсный потенциал золота и серебра (с учетом только крупных месторождений) для планирования автодорог

по направлениям 1, 2 и 3

ВЫБОР И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ ДЕГАЗАЦИИ

3. Костин А.В., ЛысенкоМ.С. Геологическая модель рудного узла как основа для создания прогнозно-металлогенических ГИС (на примере Нюектаминского рудного узла, Восточная Якутия) // Отечественная геология. - 2006. №5. - С. 29-32.

4. Костин А.В. ГИС как средство оценки рудоо-бразующего потенциала интрузивных образований Верхоянского складчатого пояса

// Геология, поиски и разведка рудных месторождений. Изв. Сибирского отделения. Секция наук о Земле РАЕН. - 2008. - №7 (33). - С. 97-105.

5. Парфенов Л.М. Металлогенический анализ // Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). - М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001.

УДК 622.4113

Выбор и сравнительная оценка методов дегазации сорбированного газа

Р.Р. Окасов, В Н. Столберов

Представлены выборы оптимального метода дегазации керна и получение наиболее высокого извлечения количества газа, сравнение методов дегазации и выбор применяемого метода для дальнейшей работы по изучению газоносности пород на предприятиях АК «АЛРОСА» (ЗАО).

The work represents selection of the optimal core degassing method and acquisition of much higher volume of gas extraction, as well as comparison of degassing methods and selection of applied method for further work on investigation of rocks' gas-bearing property at enterprises of ALROSA Co. Ltd.

Ключевые слова: дегазация керна, рассол, нефтегазопроявления, рудники АК «АЛРОСА».

На рудниках АК «АЛРОСА» существуют проблемы, связанные с рассолонефтегазопроявле-ниями, которые оказывают значительное влияние на эффективность горных работ. Рассмотрим характерные особенности такого влияния на примере строящегося подземного рудника «Удачный».

На месторождении трубки «Удачная» с 2002 г. ведется строительство подземного рудника, проектная мощность которого составляет 4,0 млн. т руды в год. При этом проходческие и строительные работы ведутся в криогенетических, нефтегазовых условиях, не имеющих аналогов в мировой практике алмазодобычи. Рудник относится к опасным по нефте- и газопроявлениям, где в значительной мере проявляется негативная проблема газопроявлений.

Кимберлитовая трубка «Удачная», состоящая из двух сопряженных тел (западного и восточного), расположена на границе разнофациальных криогидрогеологических структур. В верхней части разреза осадочного чехла оба тела соприка-

ОКАСОВ Рустам Ришадович - инженер «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА»; СТОЛБЕРОВ Владимир Николаевич - инженер «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА».

саются друг с другом, однако, начиная с глубины 250-270 м, они разобщены в земном пространстве. Углы падения контактов восточного тела варьируют от 25-45° на северо-востоке до 80° на юго-востоке и северо-западе, а глубже 100 м они становятся субвертикальными.

Технологией проходческих и добычных работ, согласно предварительным проектным разработкам, предусматривается использование буровзрывного способа дробления породы и кимберлитов.

Начальные сведения о газах алмазных месторождений Якутии стали появляться в процессе первого этапа разведочных работ, проводимых Амакинской ГРЭ в 1956-1960 гг. на трубках «Удач -ная» и «Зарница». В процессе проходки шурфов и бурения скважин были отмечены выходы природных газов разного состава и степени проявления.

В лабораторных условиях свободные газы извлекались из образцов при атмосферном давлении без нагрева. Эти газы соответствуют той группе газовых компонентов, которые менее прочно связаны с породой и при обычных условиях легко улетучиваются при ее обнажении.