ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ И ПОИСКИ РУДНЫХ ПОЛЕЗНЫХ

Для обнаружения рудных полей или рудоносных структур рекомендуется использовать АС и КС различных масштабов.

При поисках полезных ископаемых одним из основных объектов дешифрирования являются линеаменты и линеаментные зоны.

Изучение металлогении новейших и современных активноживущих раздвиговых и сдвиговых дислокаций и линеаментных систем привело к открытию новых месторождений Au,Ag,Cu,Zn,Pb,Mo и др. Такие системы дислокаций выявлены при изучении материалов МДЗ в Забайкалье, на Сибирской платформе, на Дальнем Востоке и Северо-Востоке РФ, в Казахстане, Ср. Азии и т.д.

Глубинные системы нарушений скрытого типа, ответственные за размещение эндогенной минерализации, ранее определялись по косвенным признакам на основе геоморфологических, структурных, геофизических и геохимических особенностях исследуемой территории. Использование КС расширило и открыло новые возможности при поиске таких структур.

Большое значение при поисках имеют протяженные сквозные системы дислокаций. На земной поверхности это зоны шириной 20-80 км, выраженные в виде мелких нарушений одного простирания, границ мощностей и фаций осадков, цепочек наложенных понижений и др. Причем одна и та же сквозная структура маркируется разными признаками на протяжении структуры. На отдельных участках она может быть обнаружена лишь с помощью специальных приемов морфоструктурного анализа и дешифрирования макротрещиноватости. Эти сквозные системы часто бывают рудоконцентрирующими, они обычно секущие по отношению к фанерозойским тектоническим структурам и способствуют концентрации оруденения главным образом в узлах пересечения меридиональных и широтных сквозных систем. В них расположены крупные месторождения руд.

Такие узлы нередко сопровождаются кольцевыми разломами, в сегментах пересечения которых сосредоточены наиболее интенсивные проявления магматических и гидротермальных процессов. Это районы аномально высокой раздробленности и проницаемости земной коры хорошо дешифрируются на КС.

На закономерную приуроченность крупных месторождений меди Южного Урала к узлам пересечения сети разломов указал С.С.Шульц. На Урале установлены разновозрастные сетки линеаментов, наложенные одна на другую. Это – ВСВ и ЗСЗ-ные и линеаменты ортогональной ориентировки. Такие месторождения как Сибай, Блява, Гай и Приорское приурочены к узлам сети ортогональных линеаментов.

Э.И.Кутырев и Д.В. Рундквист установили эквидистантность (шаг повторяемости), равную 90-100 км для линеаментов широтного простирания, которые являются рудоконтролирующими разломами.

На Среднем и Северном Урале наиболее крупные рудные месторождения локализованы в местах пересечения линеаментов с кольцевыми структурами.

Выявление связи рудного объекта с определенными линеаментами и линеаментными зонами позволяет расширить площади поиска в пределах всей этой зоны. Однако один и тот же линеамент на всем своем протяжении обычно имеет различную глубину заложения и пересекает разные структурные зоны, поэтому обнаружение конкретного рудного объекта в его пределах не дает основания для суждения о рудной специализации всего линеамента или линеаментной зоны, т.к. возможные источники флюидов и их взаимодействие с геологической средой разные на протяжении всего линеамента.

Крупные линеаменты и линеаментные зоны обуславливают пространственное размещение металлогенических зон и рудных районов в их пределах, тогда как рудолокализующее значение имеют линеаменты высоких порядков (т.е.мелкие). Например, в Финляндии выявлена приуроченность 76% рудопроявлений к зонам трещиноватости СЗ и ЮВ направлений.

В.Б.Камзин на основе статистического анализа расстояний между линеаментами Верхоянской области обнаружил, что рудные узлы контролируются линеаментами СВ направления, расположенными на расстоянии 30 км друг от друга, тогда как линеаменты с другим шагом повторяемости оказались «безрудными».

На КС в ряде районов обнаружены скрытые глубинные разломы, которые по данным геологического картирования выявлялись как отдельные разрывные нарушения, не представляющие определенных систем. КС помогают более достоверно оценить проникновение разломов на глубину. Это важно для суждения о вертикальном интервале распределения оруденения. Считается, что глубина заложения разломов составляет не менее половины его длины.

Кольцевые структуры являются важным объектом современных прогнозно-минерагенических исследований. Большой интерес к ним вызван не только тем, что с появлением КС кольцевые структуры стали устанавливаться повсеместно, а тем, что к многим из них приурочены различные виды полезных ископаемых.

Известно, что кольцевые структуры бывают разных генетических типов и размеров (от нуклеаров до локальных структур). Они имеют разные металлогенические специализации.

Наибольший интерес представляет магматические структуры – интрузии различного состава, вулканические и субвулканические изометричные тела. Например, исследованиями И.Н.Томсона и его коллег на Сихотэ-Алине выявлена важная роль крупных магматогенных кольцевых структур в региональном и локальном металлогеническом прогнозе. В южной части Сихотэ-Алиня установлена зональность в распределении оруденения внутри и на периферии крупных магматогенных структур. В ядрах Бикинской, Средне- и Южно- Сихотэалинских структур локализуется оловорудное касстерит-силикатно-сульфидное оруденение. Вокруг ядер располагаются кольцевые и дуговые зоны полиметаллического свинцово-цинкового (в Бикинской) и медно-порфирового оруденения, а по периферии – кольцевые зоны ртутного оруденения, приуроченные к наиболее глубоко проникающим разломам внешних концентров кольцевых структур.

Эти структуры осложнены радиальными и кольцевыми разломами, создающими секториальные и кольцевые блоки, играющие важную роль в распределении интенсивности оруденения.

Одним из процессов, формирующих рудные месторождения, является вулканизм. Изучение космических снимков вулканических областей над современными и древними зонами субдукции вместе с геодинамической и петрографической информацией позволило выявить месторождения свинцово-цинково-медных массивных руд, медно-цинковых в ряде регионов мира в т.ч. и в России.

Металлогенический интерес представляют и протяженные зоны линеаментов с гирляндами структур центрального типа, выявленные среди полей развития протерозойских вулканитов Западного Прибайкалья, с которыми связаны проявления цветных и редких металлов. На Патомском нагорье такие зоны отвечают массивам гранитоидов с мусковитовыми пегматитами. Среди мезо-кайнозойских андезит-липаритовых вулканогенных образований Тихоокеанского побережья цепочки мелких кольцевых структур соответствуют вулканическим аппаратам, к которым приурочены поля гидротермально измененных пород и цветных металлов. Системы многочисленных дуговых линеаментов в Прибайкалье, Алдано-Становом регионе, Южном Верхоянье отвечают чешуйчато-надвиговым зонам, контролирующим редкометалльные углеродистые сланцы, шеелитоносные мраморы, медно-колчеданную минерализацию в вулканогенных породах.

В Южном Верхоянье, Прибайкалье, на Алдане, в Охотско-Чукотском вулканогенном поясе кольцевые разломы и их фрагменты с радиусами до 500-800 км контролируют размещение месторождений меди, полиметаллов, редких металлов. Наиболее крупные массивы с медно-никелевым оруденением Печенги и Норильска локализованы в центрах региональных структур, а массивы меньшего размера (Курейский, Южно-Таймырский) – в центрах периферических структур.

Интересны в природно-минерагеническом отношении нуклеары и метаморфогенные кольцевые структуры. Они являются самыми крупными кольцевыми структурами и вмещают ряд месторождений полезных ископаемых, нередко генетически с ними связанных. Периферические части этих структур отличаются наибольшей мобильностью, раздробленностью и проницаемостью. К ним приурочены зеленокаменные пояса, в которых обнаружено наибольшее число месторождений железа, кобальта и никеля. С метаморфогенными кольцевыми структурами ассоциируют докембрийские месторождения железа, титаномагнетита, медно-никелевых руд, апатита, флогопита, располагающиеся по периферии гнейсовых складчатых овалов в зонах глубокого метаморфизма. В комплект материалов дистанционных съемок, используемых при прогнозе и поисках полезных ископаемых, необходимо включать радиолокационные и инфракрасные снимки. По особенностям фототона и рисунка изображения на АС устанавливают зоны окварцевания, серпентизации, альбитизации, скарнирования, с которыми может быть связано оруденение. Нередко на АС уверенно дешифрируются погребенные долины по относительно темному фототону. С такими долинами могут быть связаны погребенные россыпи. АС, в т.ч. радиолокационные, используют при поисках кимберлитовых тел. И.Б.Антонова на Восточно-Евопейской платформе установила, что трубки взрыва локализуются в узлах пересечения разломов определенной ориентировки, образующих две решетки и отличаются аномальными радиально-лучистыми и зонально-концентрическими изображениями на снимках.

При поисках нефти и газа основными объектами дешифрирования на КС являются линеаменты и кольцевые структуры. Установлено, что нефтегазоносные структуры во многих нефтеносных бассейнах контролируются региональными разломами или узлами их пересечения.

Д.И.Дмитриева и Д.М.Трофимов установили, что выявленные в пределах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции линеаменты играют роль разрывных ограничений нефтегазоносных структур доплитного и плитного комплексов. Отдельные выступы, прогибы и впадины в рельефе фундамента, которые не проявляются в вышележащих структурных ярусах, хорошо дешифрируются на КС.

В Туранской провинции выявлена связь месторождений нефти и газа с региональными зонами, отличающимися повышенной неотектонической активностью, установлены крупные поперечные зоны поднятий, неизвестные ранее. Установлено также, что сетка линеаментов на КС контролирует распределение структур и зон трещиноватости. Около 70% локальных структур, перспективных на поиски нефти и газа, приурочены к зонам региональных разломов.

Известно, что для нефтегазонакопления наиболее благоприятны линейные зоны нарушений. Такие зоны в виде линеаментов хорошо проявляются на КС.

А.В.Тевелев, изучавший КС Памиро-Алтая, установил линейные зоны СЗ простирания, располагающиеся вкрест складчатой структуры и контролирующие области активного нефтегазонакопления ЮЗ Гиссара и Таджикской депрессии. Половина известных месторождений региона оказалась приуроченной к Алакутанскому линеаменту. Региональные линейные зоны СЗ простирания выделены как перспективные для поисков ловушек.

На МДЗ геологически закрытых территорий по ландшафтным индикаторам обнаруживаются локальные кольцевые структуры. Сопоставление отдешифрированных локальных структур с «фотопортретами» известных нефтегазоносных структур позволяет по сходству фотоизображения выявить среди них наиболее перспективные на обнаружение нефти и газа и постановки поисковых работ.

Многочисленные исследования показали, что отдешифрованные объекты могут полностью соответствовать нефтегазоносной структуре или быть значительно больше последней по размеру, а месторождения оказываются приуроченными к периферии объекта.

Д.М.Трофимов объясняет этот факт наличием крупных поднятий или сводов, в бортах которых формируются системы локальных поднятий, являющиеся ловушками углеводородов. Отмечается большая перспективность периферийных зон этих структур по сравнению с крупными сопредельными сводами.

Объекты, перспективные на поиски нефти и газа, образуют на МДЗ аномалии. Природа таких аномалий выявляется на основе комплексного анализа всех имеющихся на данную территорию геологических, геофизических, геохимических, гидрогеологических и др. материалов. Например, по данным А.Г. и С.Г.Рябухиных в пределах вала Карпинского на разномасштабных КС дешифрируются линеаменты, которые совпадают с известными глубинными разломами, ограничивающими мегавал и разделяющими его на отдельные блоки, а также кольцевые фотоаномалии, которые отвечают сводовым структурам фундамента. Интерпретация результатов дешифрирования КС проведена на основе их сопоставления со структурными картами по поверхности фундамента и мезозойских отложений, геоморфологическими картами и гравиаметрическими данными. В районах развития зон поднятий фундамента, образующих крупные кольцевые аномалии, по результатам анализа гравиаметрического поля, на КС были отдешифрированы локальные аномалии, связанные с дислокациями палеозойских отложений.

Такого рода комплексный анализ результатов дешифрирования МДЗ с геологическими, геофизическими и др. материалами позволяет интерпретировать локальные структуры и выявлять среди них перспективные в нефтегазоносном отношении.

Последние два десятилетия в нефтепоисковой геологии весьма эффективным методом выявления погребенных малоамплитудных поднятий в осадочном чехле нефтегазоносных территорий является структурно-геологическое дешифрирование.

В начале 80-х г.г. XX в. во всех геофизических трестах, обеспечивающих нефтеразведочные и нефтедобывающие работы в СССР созданы аэрокосмические партии специализирующиеся на выявлении погребенных поднятий в осадочном чехле и фундаменте большинства газонефтеносных провинций на территории СССР по материалам МДЗ. Всего созданы 18 партий и групп – по одной в каждом тресте, в т.ч. и при тресте «Татнефтегеофизика». За время работ с 1983 года по настоящее время на всей территории РТ выполнено структурно-геологическое дешифрирование масштаба 1:200000 и 1:50000 и ряд других тематических работ. Все партии назывались опытно-методическими, т.к. одновременно с выявлением погребенных поднятий отрабатывались и методические приемы дешифрирования, в т.ч. и выявление дешифрирующих эти поднятия признаков.

На отдешифрированных площадях проводились сейсмические работы с той же целью – выявление погребенных поднятий физическими методами. Если выявленные обоими методами поднятия совпадали пространственно, то они рекомендовались под проведение разведочных буровых работ. Т.е. имеет место комплексирование методов.

На формирование залежей нефти наибольшее значение оказывают структурный и литологический фактор, однако и динамический фактор также имеет определенное влияние.

Поскольку зоны трещиноватости развиваются от земной поверхности до верхней мантии, имеют ширину до 80-90 км, выдержаны по простиранию на сотни и тысячи км, то они вполне могут являться путями для движения флюидов.

Над месторождениями углеводородов поток тепла, обусловленный жизнедеятельностью бактерий, выходит на поверхность, образуя аномалии с повышенным тепловым фоном. Эти «теплые структуры» с помощью высокочувствительных датчиков можно обнаружить в инфракрасном и радиотепловом диапазонах с летательных аппаратов. Этот же принцип используют и при поиске сульфидных месторождений.

Метод обнаружения микросодержаний элементов в атмосфере получил название лидарной спектроскопии. Спектрометрическая съемка, обычно проводится в комплексе с инфракрасной и радиотепловой съемками. На летательном аппарате устанавливают импульсный источник излучения (лазер) и приемное устройство для анализа спектрального состава рассеянного (или поглощенного) исследуемым веществом излучения. Эти устройства называются лидарами.

Узкозональная съемка (каждый канал из шести отсекает диапазон 10 нм). Методика 15-18 лет назад находилась в стадии разработки (Трофимов и др.. Обнаружено одно месторождение меди (на Кавказе?). Растения, обитающие на территории месторождения, например меди, содержат в листьях также повышенное содержание меди. На материалах самолетных съемок участки такой растительности выглядят аномалиями (фототона, цвета и характеризуются другими индикакторами).

В основе геологического мониторинга лежит получение, обработка и доведение до потребителя информации по результатам мониторинга. Геологический мониторинг природной среды невозможен без широкого применения материалов космических съемок и аэрофотосъемок, проводимых с определенной периодичностью, и обработкой материалов этих съемок совместно с наземными наблюдениями, полученными ранее или одновременно с материалами тематического картографирования.

Под аэрокосмическим мониторингом геологической среды понимается система периодических дистанционных наблюдений за состоянием геологической среды, изменение ее в пространстве и времени под влиянием природных и техногенных факторов.

Геологическая среда – это верхняя часть литосферы, находящаяся под воздействием человека.

Объектами аэрокосмического мониторинга геологической среды являются ее изменяющиеся части, которые непосредственно или косвенно отражаются на МДЗ.

К ним относятся:

1. 
   Природные изменения;
   
2. 
   Глубина залегания грунтовых вод;
   
3. 
   Оползни и обвалы;
   
4. 
   Заболачивание;
   
5. 
   Засоление;
   
6. 
   Карст;
   
7. 
   Суффозии;
   
8. 
   Пучение;
   
9. 
   Термокарст;
   

1. 
   Переработка берегов водохранилищ;
   
2. 
   Заболачивание;
   
3. 
   Засоление;
   
4. 
   Техногенный карст;
   
5. 
   Вырубка леса;
   
6. 
   Пучение;
   
7. 
   Объекты строительства:
   

б) задания и сооружения;

в) карьеры и подземные горные выработки;

г) дороги (железные, шоссе и т.д.);

д) мелиоративные системы и др.

Особое внимание уделяется степени загрязнения атмосферы, поверхностных и подземных вод с выявлением концентраций содержания вредных веществ.

В начальную стадию работы по аэрокосмическому мониторингу необходимо решить следующие вопросы:

1. 
   Постановка задачи и определение круга проблем, которые надо решить;
   
2. 
   Ознакомление с известными знаниями в данной области и анализ экологической ситуации в регионе;
   
3. 
   Постановка опытных работ на выбранных участках;
   
4. 
   АК-мониторинг проводится на полигонах: сначала на опытно-методических, а затем и производственных;
   
5. 
   Обработка и интерпретация полученной первичной информации, преобразование ее к форме, удобной для геологической интерпретации;
   
6. 
   Обобщение полученной информации с ранее полученными сведениями.
   

1. 
   Аэросъемка и космические съемки.
   
2. 
   Наземные полевые исследования.
   
3. 
   Камеральная обработка полученных материалов.
   

1.Различные виды съемок по информативности, масштабам, оперативности получения и др. параметрам делятся на:

а). Аэрофотосъемка – наиболее полно отвечает требованиям мониторинга, позволяет вести исследования с необходимой детальностью и оперативностью.

б). Космофотосъемка – обладает высоким разрешением, но оперативность получения пока недостаточна. Материалы же метеорологических ИСЗ имеют сверхмелкий масштаб и низкое разрешение.

в). Сканерная АС и КС имеют большие потенциальные возможности. Пока же космосъемка имеет слабое разрешение.

г). Специальные виды аэросъемок (радиотепловая, радиолокационная, телевизионная, СВЧ и др.) позволяют получать дополнительную информацию о ряде геологических объектов: температуре, влажности, механических составах горных пород и др. Отличаются невысокой разрешающей способностью, но обладают преимуществами в получении информации в неблагоприятных метеоусловиях.

При оценке загрязнения природной среды эффективна многозональная космосъемка.

2. Наземные полевые исследования.

По времени проведения относительно наземных наблюдений дистанционные съемки делятся на опережающие, синхронные и контрольные.

а) Опережающие – проводятся для выбора вида съемок, масштаба, периодичности (суток или сезона). В разные сезоны измеряются различные параметры наземных объектов: температура, влажность, растительность и т.д. При проведении ИК-съемок эти измерения проводятся и в разное время суток.

б)Синхронные – одновременно с наземными работами для получения дополнительной информации: измерение спектральных характеристик компонентов ландшафта, наблюдения над изменениями атмосферы, температуры поверхностных слоев и почвы и др.

в) Контрольные – для проверки результатов дешифрирования и повышения достоверности его результатов.

2. Камеральные работы. В них входят сбор и анализ информации летно-съемочных и наземных работ. Ретроспективный анализ – для востановления динамики геологической среды за последние 10-20 лет.

При проведении мониторинга придерживаются принципов:

Принцип периодичности – состоит в повторности проводимых на полигоне дистанционных и наземных исследований. Периодичность съемок определяется динамикой среды. В зависимости от изменчивости среды различают повторные интервалы космических съемок:

а) для районов с катастрофическими процессами – 1-3 раза в год и чаще;

б) сильнодинамичных – раз в 3-5 лет;

в) среднединамичных – раз в 5-8 лет;

г) слабодинамичных – раз в 12-25 лет.

Принцип последовательного приближения предусматривает исследования на трех уровнях генерализации – региональном, локальном и детальном.

На региональном уровне используются материалы космосъемок и мелкомасштабных аэрофотоснимков для излучения обширных территорий и выявления изменений среды регионального характера.

Локальный уровень – покомпонентное дешифрирование природно-техногенных систем, слежение за проявлением геологических процессов и их интенсивностью в пределах ограниченных территорий. Используются среднемасштабные АС и материалы нефотографических съемок.

Детальный уровень.

Предусматривает изучение конкретных параметров состояния и измерения геологической среды на полигонных площадках в десятки км² в местах активизации опасных геологических процессов и очагах интенсивного техногенного воздействия. Масштаб исследований 1:10000 и крупнее.

Результатами мониторинга является комплект карт и схем условий изменений геологической среды и прогнозных карт. Эти результаты являются основой для составления банка данных и используются для построения моделей изменения ландшафта, состояния подземных вод и т.д.

Заключительным этапом исследований является выдача рекомендаций природопользователю по ликвидации вредных последствий на окружающую среду.

1. 
   Гудилин И.С., Комаров И.С. Применение аэрометодов при инженерно-геологических исследованиях. – М.: Недра, 1978. - 320 с.
   
2. 
   Кац Я.Г., Тевелев А.В., Полетаев А.И. Основы космической геологии. – М.: Недра, 1993. - 235 с.
   
3. 
   Михайлов А.Е., Корчуганова Н.И., Баранов Ю.Б. Дистанционные методы в геологии. – М.: Недра, 1993. - 225 с.
   
4. 
   Петрусевич М.Н. Аэрометоды при геологических исследованиях. – М.: Госгеолтехиздат, 1962. - 407 с.