способ выявления экстраординарных геохимических аномальных объектов, соответствующих скоплениям рудного вещества в земной коре

Формула изобретения

1. Способ выявления экстраординарных геохимических аномальных объектов, соответствующих скоплениям рудного вещества в Земной коре на заданной территории с линейным размером l_т, включающий отбор проб, их анализ на содержание химических элементов металлической группы, кларки содержаний которых не превышают 0,1%, и математическую обработку полученных результатов, отличающийся тем, что перед отбором проб на территории или вокруг нее задают равномерно-случайно участки опробования, на каждом из которых равномерно задают площадки отбора проб, каждую пробу составляют из порций, точки отбора которых на площадке, соответствующей пробе, также задают равномерно, при этом на участке опробования отбирают пробы петрографически или литологически однородных горных пород как группу проб, принадлежащих этому участку с порядковым номером b, по результатам анализа вычисляют выборочные средние содержания C_b⁽ⁱ⁾ каждого из определяемых химических элементов по каждому из участков опробования по формуле



где i - индекс определяемого химического элемента;

p - номер пробы;

C_p⁽ⁱ⁾ - содержание i-го элемента в p-й пробе;

N_p - количество проб на участке опробования, в которых определены по меньшей мере пять из указанных элементов,

вычисляют выборочные средние содержания C_н⁽ⁱ⁾ по всем участкам опробования по формуле



где C_b⁽ⁱ⁾ - выборочные среднее содержание i-го элемента на участке опробования b;

N_b - количество участков опробования, в которых определены C_b⁽ⁱ⁾,

вычисляют вероятные расстояния R_k,b⁽ⁱ⁾ от участков опробования до экстраординарных геохимических аномальных объектов для каждого участка опробования b по каждому из указанных химических элементов по формуле



где R_k,b⁽ⁱ⁾ - вероятное расстояние от участка опробования b до экстраординарного геохимического аномального объекта по расчетам по i-му элементу на k-й итерации;

А = 4,6 - 4,7 - коэффициент;

В = 2,8 - 2,9 - коэффициент;

k - целое число, обозначающее количество действий по формуле до тех пор пока R_k,b⁽ⁱ⁾ l_т;

l_о - величина, имеющая линейную размерность и близкая по порядку к величине среднего размера поперечника искомого экстраординарного геохимического аномального объекта;

C_b⁽ⁱ⁾ - среднее содержание i-го химического элемента на участке опробования;

C_н⁽ⁱ⁾ - среднее содержание i-го химического элемента на всех участках опробования,

на карте территории строят из геометрических центров участков опробования окружности радиусов R_k,b⁽ⁱ⁾ и по локализации участков территории, имеющих максимальную плотность дуг окружностей, судят о локализации искомого экстраординарного геохимического аномального объекта или группы объектов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что участки опробования задают с условием, что максимальное расстояние от участка опробования до самой дальней точки заданной территории не превышает l_т, а расстояние между соседними участками не менее l_о/2.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что площадь S_b участка опробования задают по меньшей мере равной 10 м².

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на каждом участке опробования площадью S_b отбирают N_p проб, при этом каждую пробу составляют из q порций материала горных пород, которые извлекают из земли в точках, равномерно расположенных на соответствующей площади S_p = S_b/N_p в пределах опробуемого участка.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отобранные пробы анализируют на содержание следующих химических элементов: Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cn, Pb, Sc, Y, La, Ga, Li.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что задают N_p величиной по меньшей мере 15, а q - по меньшей мере 3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геологоразведочных работ и может быть использовано для локализации тел и/или групп тел полезных ископаемых, например тел алмазоносных кимберлитов, медно-никелевых и других месторождений.

Локализация тел или групп тел полезных ископаемых является целью любых геологоразведочных работ.

Известен способ поиска и локализации тел полезных ископаемых (патент RU 1491203, G 01 V 9/00) путем оценки перспективных территорий на наличие эндогенных рудных месторождений, связанных с тектоническими разрывами, заключающийся в выявлении и опробовании вкрест простирания (т.е. линейно по профилям) зон тектонических разрывов по всей их протяженности на обнаженных и перекрытых участках, анализ проб и суждение о перспективности территорий по наличию аномальных концентраций элементов-индикаторов, при этом предварительно определяют порядок тектонических разрывов и опробованию подвергают тектонические разрывы не ниже второго порядка с детальностью, соответствующей литохимическому опробованию вторичных ореолов рассеяния, по результатам анализа проб выявляют геохимическую специализацию тектонических разрывов, рассчитывают коэффициент зональности, строят поверхность тренда коэффициента зональности, а по фоновой поверхности тренда оценивают разрывы, как не участвующие в процессах рудообразования, по аномальной субгоризонтальной поверхности тренда разрывы оценивают как рудоподводящие, по аномальной искривленной поверхности тренда оценивают как рудовмещающие разрывы и по наличию последних судят о перспективности территории на наличие рудных месторождений.

Как следует из описания способа, он предназначен для выявления рудных месторождений, связанных только с тектоническими разрывами. В то же время для реализации этого способа необходимо провести большой объем предварительной работы по определению порядка тектонических разрывов. При этом протяженность глубинных разломов, которые и считаются рудоподводящими, составляет сотни и даже тысячи километров, что требует отбора огромного количества проб. Однако радиус влияния геохимически аномальных объектов, какими являются месторождения полезных ископаемых, на содержание элементов - индикаторов не превышает нескольких десятков и в редких случаях сотен метров, что требует проведения геохимического опробования по линейным профилям с очень мелким шагом - не более 50 м, что, в свою очередь, приводит к необходимости отбора и анализа огромного количества проб. Все это удорожает стоимость поиска месторождений полезных ископаемых.

Известен способ выявления экстраординарных геохимических аномальных объектов, соответствующих скоплениям рудного вещества в Земной коре, на основе проведения литохимических поисков по вторичным ореолам и потокам рассеяния химических элементов (Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. М.: Недра, 1983, стр. 69-109), который заключается в том, что на исследуемой территории производят точечное опробование (т.е. пробу берут из одной точки) рыхлых отложений по определенной сети (площадное опробование по сети профилей) на глубине представительного горизонта, в необходимых случаях устанавливаемого опытно-методическими работами. Взятые пробы анализируют на содержание элементов-индикаторов, соответствующих искомому рудному веществу с последующей математической обработкой полученных результатов. При этом о состоянии геохимического поля в месте отбора пробы, а отсюда и о наличии скоплений рудного вещества судят по аномальным и фоновым содержаниям элементов - индикаторов в отобранных пробах.

Однако, как уже упоминалось выше, радиус влияния геохимически аномальных объектов, какими являются месторождения полезных ископаемых, на содержание элементов - индикаторов в окружающих породах не превышает нескольких десятков и в редких случаях сотен метров, что требует проведения геохимического опробования как по линейным профилям, так и по сетке, с очень мелким шагом - от 50 до 200 м (в зависимости от масштаба работ и расстояния между профилями), и, в свою очередь, приводит к необходимости отбора и анализа огромного количества проб. Все это удорожает стоимость поиска месторождений полезных ископаемых (рудных тел и/или их скоплений). Так для получения прогнозной оценки территории площадью 10000 км² с расстоянием между профилями 2 км и расстоянием между соседними пробами 200 м необходимо произвести отбор и анализ 50 тысяч проб.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в уменьшении количества проб, необходимых для получения геохимического прогноза исследуемой территории, при одновременном повышении достоверности этого прогноза и последующей точности локализации геохимических аномальных объектов на исследуемой территории, в результате чего обеспечивается экономия времени и материальных средств.

Другая задача состоит в обеспечении возможности прогнозирования месторождений, перекрытых более молодыми отложениями мощностью свыше 50 м.

Еще одна задача состоит в обеспечении возможности получения геохимического прогноза и поисков на его основе месторождений полезных ископаемых на территории, имеющей площадь больше 10000 км² в масштабах 1:500000 - 1: 1000000.

Основным техническим результатом изобретения является обеспечение возможности прогнозировать месторождения полезных ископаемых, удаленные по меньшей мере на десятки километров от мест пробоотбора.

Другим техническим результатом изобретения является снижение по меньшей мере на порядок количества проб, необходимых для получения геохимического прогноза исследуемой территории.

Еще одним результатом является получение геохимического прогноза для территорий площадью больше 10000 км² в масштабах 1:500000 - 1:1000000.

Поставленные задачи решаются тем, что в известном способе выявления экстраординарных геохимических аномальных объектов, соответствующих скоплениям искомого рудного вещества в Земной коре, на заданной территории с линейным размером l_Т, включающем отбор проб, их анализ на содержание химических элементов металлической группы, кларки содержаний которых не превышают 0,1%, и математическую обработку полученных результатов, согласно изобретению, перед отбором проб на упомянутой территории или вокруг нее задают равномерно-случайно участки опробования, на каждом из которых равномерно задают площадки отбора проб, каждую пробу составляют из порций, точки отбора которых на площадке, соответствующей пробе, также задают равномерно, при этом на одном (каждом) участке опробования отбирают пробы петрографически или литологически однородных горных пород как группу проб, принадлежащих участку опробования с порядковым номером b, по результатам анализа вычисляют выборочные средние содержания C_b⁽ⁱ⁾ каждого из определяемых химических элементов по каждому из участков опробования по формуле



где i - индекс определяемого химического элемента;

p - номер пробы;

C_p⁽ⁱ⁾ - содержание i-го элемента в p-й пробе;

N_p - количество проб на участке опробования, в которых определены по меньшей мере пять из указанных элементов,

вычисляют выборочные средние содержания C_H⁽ⁱ⁾ по всем участкам опробования по формуле



где C_b⁽ⁱ⁾ - выборочное среднее содержание i-го элемента на участке опробования b;

N_b - количество участков опробования, в которых определены C_b⁽ⁱ⁾,

вычисляют вероятные расстояния R_k,b⁽ⁱ⁾ от участков опробования до экстраординарных геохимических аномальных объектов для каждого участка опробования b по каждому из указанных химических элементов по формуле



где R_k,b⁽ⁱ⁾ - вероятное расстояние от участка опробования b до экстраординарного геохимического аномального объекта по расчетам по i-му элементу на k-й итерации;

А - коэффициент, равный 4,6-4,7;

В - коэффициент, равный 2,8-2,9;

k - целое число, обозначающее количество действий по формуле до тех пор пока R_k,b⁽ⁱ⁾ l_T;

l₀ - величина, имеющая линейную размерность и близкая по порядку к величине среднего размера поперечника искомого экстраординарного геохимического аномального объекта;

C_b⁽ⁱ⁾ - среднее содержание i-го химического элемента на участке опробования;

C_H⁽ⁱ⁾ - среднее содержание i-го химического элемента на всех участках опробования,

на карте территории строят из геометрических центров участков опробования окружности радиусов R_k,b⁽ⁱ⁾ и по локализации участков территории, имеющих максимальную (наибольшую) плотность дуг окружностей, судят о локализации искомого экстраординарного геохимического аномального объекта или группы объектов.

Участки опробования задают с условием, что максимальное расстояние от участка опробования до самой дальней от него точки заданной территории не превышает l_T, а расстояние между соседними участками не менее l₀/2.

Количество N_b участков опробования выбирают из условия



где минимальный линейный размер территории для определенного масштаба;

максимальный линейный размер территории для этого же масштаба;

m - коэффициент, величина которого определена эмпирическим путем в зависимости от сложности геологического строения территории в пределах от 50 до 300.

На каждом участке опробования площадью S_b (порядка 100 м², но не менее 10 м²) равномерно отбирают N_p проб (по меньшей мере 15), при этом каждую пробу составляют из q порций (по меньшей мере 3) материала горных пород, также равномерно отобранных на соответствующей площадке S_p = S_b/N_p в пределах опробуемого участка.

Вес каждой пробы G определяется видом применяемого химического анализа и, для используемого сегодня метода спектрального анализа, составляет G = 200-300 г, а каждую порцию берут весом по меньшей мере G/q.

Отобранные пробы анализируют на содержание следующих химических элементов: Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Pb, Sc, Y, La, Ga, Li.

Величины ряда определяют с точностью до величин



где ⁽₀ⁱ⁾ - относительная ошибка определения величины C_b⁽ⁱ⁾/C_H⁽ⁱ⁾

Ряд ограничен условием 0 < R_k,b⁽ⁱ⁾ l_T.

Линейный размер территории l_T определяют как величину диагонали минимального прямоугольника, включающего в себя заданную территорию. В зависимости от величины l_T определяют масштаб, в котором будут проводить прогноз, ранг прогнозируемых объектов и l₀ - величину среднего поперечника (поперечного размера) искомого экстраординарного геохимического аномального объекта определенного ранга, а также оптимальное количество участков опробования - N_b, необходимое для получения достоверного прогноза на территорию. Для территории с простым геологическим строением можно ограничиться минимальным количеством участков опробования, для территорий со сложным строением желательно опробовать большее количество таких участков. Верхний предел количества участков опробования не ограничен. Можно опробовать неограниченно большое количество участков, однако это приводит помимо увеличения достоверности прогноза и к значительному удорожанию работ.

Участки опробования, в пределах которых проводят геохимическое опробование, представляют собой площадки на поверхности Земли площадью порядка 100 м² с линейными размерами 10х10, или 5х20, или 2х50 м в зависимости от возможности опробования петрографически или литологически однородных горных пород.

Термин равномерно-случайное распределение точек в некоторой области означает, что статистическая функция плотности вероятности положения точки в этой области постоянна во всей области, за пределами области равна нулю и положения разных точек в области никак не связаны между собой, т.е. их координаты статистически независимы. Под точками в нашем случае следует понимать геометрические центры участков опробования (можно сказать еще центры масс).

Таким образом, одно из главных условий предлагаемого способа состоит в том, чтобы участками опробования (геохимическими выборками - блоками, т.е. групповыми пробами с участков опробования) была более менее равномерно охвачена вся исследуемая территория. Более того, предлагаемый способ позволяет, чтобы участки опробования были заданы (размещены) и за рамками территории, на которую делается прогноз, но при этом должно быть соблюдено условие, что максимальное расстояние от участка опробования до самой дальней от него точки заданной территории не превышало l_T.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, согласно предлагаемому способу первичным источником информации о геохимическом поле исследуемой территории является среднее содержание элементов в геохимической выборке (группе проб, блоке), состоящей из по меньшей мере 15 отдельных проб, взятых на ограниченной площади участка опробования, по меньшей мере составляющей 10 м², при этом каждая из проб состоит из по меньшей мере 3 порций материала рыхлых или коренных горных пород, взятых равномерно на площадке, соответствующей этой пробе, так что случайное появление аномальных концентраций химических элементов в этом случае исключается. В известных способах первичным источником информации о геохимической обстановке в точке опробования является одна геохимическая проба-порция материала, и любое единичное зерно какого-либо рудного минерала из опробуемых пород может сильно исказить содержание отдельных элементов в пробе и соответственно исказить объективную информацию о геохимическом поле в данной точке.

Предлагаемое изобретение основано на том, что исследуемая в отношении поиска геохимических аномальных объектов территория представляет собой геохимическое поле микроэлементов [химические элементы, кларки содержаний которых не превышают 0,1%, по терминологии Д.М. Шоу считаются микроэлементами (Шоу Д. М. Геохимия микроэлементов кристаллических пород. Л.: Недра, 1969, стр. 16)], являющееся мультикомпонентной открытой диссипативной системой, для которой характерны стохастические нелинейные и автоволновые процессы (Васильев В.А., Яхно В.Г. Автоволновые процессы. М.: Наука, 1987, стр. 240). Эта система не стремится к равновесию и хаосу, как это происходит для замкнутых термодинамических систем. Напротив, постоянно "накачиваясь" внешними источниками энергии (суточные колебания температуры, приливно-отливные движения, сейсмические колебания, излучение Солнца, низкочастотные электромагнитные колебания, химическая энергия привносимых частиц и пр.) и рассеивая часть энергии в тепло, система упорядочивается, структурируется с выходом своей энтропии на определенный конечный уровень, другими словами система самоорганизуется. Самоорганизация неразрывно связана с автоволновыми процессами, т.е. волновыми процессами, самоподдерживающимися в нелинейной, диссипативной среде за счет распределенных в ней источников энергии.

Согласно теории автоволновых процессов экстраординарные геохимические аномальные объекты (т.е. месторождения полезных ископаемых) в предлагаемом методе рассматриваются как канторовы множества. Это обстоятельство выражается в существовании цепочки иерархий: рудные провинции, районы, поля, кусты рудных тел, рудные тела и т.д. Другими словами, при укрупнении масштаба (измельчении эталона длины) аномальные области "дробятся" на аномальные и неаномальные подобласти, и это "дробление" продолжается в широком диапазоне длин. Это обстоятельство находит отражение в геостатистике (Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики. М.: Мир, 1968, стр. 286) и выражается в существовании явлений перехода (обобщение эффекта "самородков"), когда на некоторых характерных расстояниях (носителях явлений перехода) меняется характер поведения полувариограммы. Носители образуют ряд, указывающий как "дробится", "распыляется" месторождение на элементы с характерным размером, равным носителю при детализации месторождения.

Сначала эмпирически, а позднее теоретически было установлено, что существует простая и универсальная связь между расстоянием от малых областей геохимического поля (участков опробования) до экстраординарных геохимических объектов и размерностью Хаусдорфа (Шустер Г. Детерменированный хаос. М.: Мир, 1988, стр. 64) для этих областей как канторовых множеств (Колмогоров А. М., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1972, стр. 59). Функционально эта связь существенно не меняется при изменении масштаба исследований. Другими словами, связь сохраняет свой функциональный вид при исследовании иерархий самоорганизации разного масштаба. На практике это обстоятельство дает возможность выявлять экстраординарные геохимические объекты разных рангов (поля, "кусты" рудных тел, рудные тела и т.д.). В математическом аспекте экстраординарные геохимические объекты обуславливают закономерную фрактальную структуру окружающего их геохимического поля, как геометрические центры сильно нелинейных процессов. Эти закономерности имеют глобальный характер для нелинейных геологических систем и отражают весьма общие свойства структурирования разных систем.

Таким образом, предлагаемый способ основан на связи фрактальной размерности Хаусдорфа поля микроэлементов с расстоянием до экстраординарных геохимических объектов. Расчетные выражения предлагаемого способа являются следствием этой связи. При этом коэффициенты А и В были получены эмпирическим путем в результате многочисленных построений прогнозных карт.

Предлагаемый способ позволяет предсказывать пространственное положение геохимических аномальных объектов на основе знания определенных характеристик геохимического поля (а именно распределений содержания микроэлементов) в небольших областях (участках опробования), случайным образом расположенных на исследуемой территории и удаленных вплоть до десятков и сотен километров от этих объектов.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 (а, b, с) представлены примеры возможного размещения участков опробования на исследуемой территории: а - для хорошо освоенной местности, b - для трудно проходимой местности; c - для недоступной местности.

На фиг. 2 представлена прогнозная карта геохимических аномалий южной части Якутской алмазоносной провинции масштаба 1:1000000, на территории которой были проведены поиски экстраординарных геохимических аномальных объектов, соответствующих скоплениям рудного вещества в Земной коре.

На фиг. 3 представлена прогнозная карта района "А" Якутской алмазоносной провинции масштаба 1:500000.

На фиг. 4 представлена прогнозная карта участка "AA" района "А" Якутской алмазоносной провинции масштаба 1:100000.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:

1. Задают территорию 1 (фиг. 1 a, b, c), на которую делается прогноз на наличие экстраординарных геохимических аномальных объектов.

2. Определяют линейный размер территории l_T (в км) как величину диагонали DF минимального прямоугольника DEFG, включающего в себя заданную территорию 1 (фиг. 1a), при этом для реализации способа предпочтительно, чтобы l_T было не менее 10 км.

3. По значению l_T на графике соответствия линейных размеров территории и масштаба производимых работ определяют масштаб, в котором будут производиться работы по прогнозированию месторождений на заданной территории. График масштаба работ см. в конце описания.

Наряду с масштабом определяют ранг объектов (рудная провинция - рудный район - рудное поле - скопление (куст) рудных тел - отдельное рудное тело), на которые будет производиться прогноз, и определяют параметр l₀ - величину, имеющую линейную размерность и близкую к среднему поперечнику прогнозируемого экстраординарного геохимически аномального объекта определенного ранга



4. Далее определяют оптимальное количество участков геохимического опробования (N_b), необходимых для построения прогнозной карты на заданную территорию в определенном масштабе



где минимальный линейный размер территории для определенного масштаба;

максимальный линейный размер территории для этого же масштаба;

m - коэффициент, величина которого определена эмпирическим путем в зависимости от сложности геологического строения территории и находится в пределах от 50 до 300.

Так для территорий с простым геологическим строением - m = 75; для территорий с геологическим строением средней сложности m = 150; для территорий со сложным геологическим строением m = 300. Приведенные интервалы значения m являются оптимальными для реализации предлагаемого способа в разных геологических обстановках. Нижний предел (минимально допустимое значение) количества участков опробования ограничен условием



Верхний предел количества участков опробования не ограничен. Можно опробовать неограниченно большое количество участков опробования, однако это приводит помимо увеличения достоверности прогноза к значительному удорожанию работ и снижению оперативности прогноза.

Например, для территории достаточно простого геологического строения (m = 75), имеющей l_T = 120 км, в соответствии с графиком масштаба работ: 250 км, 100 км, оптимальное количество участков опробования (N_b) будет находиться в пределах от 87 до 137, при 70.

5. Участки 2, где будет проводиться геохимическое опробование, задают по возможности равномерно на заданной территории и/или за ее пределами при соблюдении условия, что максимальное расстояние от участка опробования до самой дальней от него точки заданной территории не превышает l_T, а расстояние между соседними участками по возможности должно быть не меньше l₀/2 для соответствующего масштаба работ.

Требование равномерности расположения участков опробования на изучаемой заданной территории не является жестким и на практике часто не может быть выполнено по объективным причинам. Во многом это зависит от ландшафтных условий территории и ее экономической освоенности. Расположение участков опробования является разумным компромиссом между желаемой равномерностью расположения, доступностью мест пробоотбора и возможностью проведения геохимического опробования. Возможны три основных случая расположения участков 2 опробования на заданной территории, представленные на фиг. 1, а также их комбинации при соблюдении условия их достаточно равномерного распределения в 4-х секторах, образованных диагоналями прямоугольника, описывающего заданную площадь, причем в каждом из как минимум 3-х секторов количество участков опробования должно быть в пределах N_s = N_b/4 25%. Один из вариантов расположения участков 2 опробования, показанный на фиг. 1a, предпочтительно использовать для освоенных территорий с хорошо развитой сетью дорог, а так же для местностей, где свободно можно использовать автотранспорт (степи, саванна, полупустыни). Вариант, показанный на фиг. 1b, применяют в труднопроходимой местности (тайга, тундра, джунгли), где участки 2 опробования располагают в основном вдоль гидросети, редких дорог и просек. Вариант, показанный на фиг. 1c, используют для территорий (болота, песчаная пустыня, ледник), на которых провести опробование непосредственно невозможно.

6. Проводят геохимическое опробование территории - т.е. на каждом участке опробования 2 площадью S_b порядка 100 м² (но не менее 10 м²) из петрографически или литологически однородных горных пород равномерно отбирают N_p проб (по меньшей мере 15), при этом каждую пробу составляют из q порций (по меньшей мере 3) материала горных пород, также равномерно отобранных на соответствующей площадке S_p = S_b/N_p в пределах опробуемого участка 2. Линейные размеры участка 2 опробования могут меняться и составлять, например, 10х10, или 5х20, или 2х50 м в зависимости от возможности опробования петрографически или литологически однородных горных пород. Пробы отбирают из подпочвенных рыхлых отложений или из коренных горных пород. Не отбирают пробы из отложений, подверженных частым перемещениям (отложения русла и поймы, незакрепленные золовые пески и т.п.). Также не подлежат опробованию отложения, загрязненные в результате техногенного воздействия (вблизи промышленных предприятий, на сельскохозяйственных полях, вдоль автомобильных, железных дорог и т.п.) и места, где заведомо явно повышено содержание микроэлементов, характеризующих исследуемую территорию, а именно известные месторождения полезных ископаемых и рудопроявления.

Вес каждой пробы G определяется видом применяемого химического анализа и для используемого сегодня метода спектрального анализа G = 200-300 г, а каждую порцию берут весом по меньшей мере G/q.

7. Проводят обработку и лабораторный анализ проб на содержание следующих химических элементов: Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Pb, Sc, Y, La, Ga, Li.

В настоящее время используется достаточно дешевый спектральный анализ. Вид анализа, в принципе, для предлагаемого способа несущественен, однако чувствительность определения содержаний элементов у других видов анализа должна быть не хуже, чем у спектрального. Внутрилабораторная воспроизводимость анализа в среднем по элементам должна быть не хуже 30%.

8. Проводят предварительную статистическую обработку данных опробования и вычисление вероятных расстояний до экстраординарных объектов (месторождений) от мест пробоотбора - участков опробования, для чего по результатам спектрального анализа вычисляют выборочные средние содержания C_b⁽ⁱ⁾ каждого из определяемых химических элементов по каждому из участков опробования по формуле



где i - индекс определяемого химического элемента;

p - номер пробы;

C_p⁽ⁱ⁾ - содержание i-го элемента в p-той пробе;

N_p - количество проб на участке опробования, в которых определены и имеют значимые содержания по меньшей мере пять из определяемых элементов,

вычисляют выборочные средние содержания C_H⁽ⁱ⁾ по всем участкам опробования по формуле



где C_b⁽ⁱ⁾ - выборочное среднее содержание i-го элемента на участке b опробования;

N_b - количество участков опробования, в которых определены C_b⁽ⁱ⁾,

вычисляют вероятные расстояния R_k,b⁽ⁱ⁾ от участков опробования до экстраординарных объектов для каждого участка опробования по каждому из химических элементов со значимыми содержаниями по формуле



где R_k,b⁽ⁱ⁾ - вероятное расстояние от участка опробования b до экстраординарного объекта по расчетам по i-му элементу на k-й итерации;

А - коэффициент, равный 4,69;

В - коэффициент, равный 2,83;

k - целое число, обозначающее количество действий по этой формуле до тех пор, пока R_k,b⁽ⁱ⁾ l_T;

l₀ - величина, имеющая линейную размерность и близкая по порядку к величине среднего размера поперечника искомого экстраординарного геохимического аномального объекта;

C_b⁽ⁱ⁾ - среднее содержание i-го химического элемента на участке b опробования;

C_H⁽ⁱ⁾ - среднее содержание i-го химического элемента во всех участках опробования.

Величины ряда определяют с точностью до величин



где ⁽₀ⁱ⁾ - относительная ошибка определения величины C_b⁽ⁱ⁾/C_H⁽ⁱ⁾

Ряд ограничен условием 0 < R_k,b⁽ⁱ⁾ < l_T

9. На карте территории в определенном масштабе строят из геометрических центров участков опробования окружности радиусов (эти величины, естественно, переводят в миллиметры карты для определенного масштаба) и по локализации участков территории, имеющих максимальную плотность дуг окружностей, судят о локализации искомого экстраординарного геохимического аномального объекта или группы объектов. Иначе говоря, области максимальной плотности дуг окружностей представляют области, где вероятно находятся месторождения, как экстраординарные геохимические аномальные объекты или группы объектов.

В реальности обработку ведут на компьютере, поэтому территории сопоставляется двумерный массив ячеек в памяти ЭВМ. При этом любая ячейка соответствует длине 1 мм в масштабе карты. Любая окружность состоит из ячеек, вес окружности (равный 1) прибавляется в соответствующие ячейки. Процедура построения начинается, когда весь массив обнулен. В результате построения окружностей ото всех участков опробования мы получаем массив величин, который подвергаем известной процедуре "сглаживания" скользящим окном размера от 3 до 10 мм в масштабе карты, т.е. процедуре, когда в любую ячейку массива заносится средневзвешенное значение величин ячеек исходного массива из квадратной области (со стороной от 3 до 10 мм) с центром в вычисляемой ячейке.

X - значения ячеек массива считаются аномальными, если для них справедливо соотношение



где среднее значение ячеек массива;

- среднее квадратичное отклонение значений ячеек массива.

Связные множества X (или, просто, области аномальных X ) называются экстраординарными геохимическими аномалиями.

Прогнозно-геохимическую карту выводят на плоттере в определенном масштабе. На ней представляют оконтуренные области (геохимические аномалии), соответствующие вероятным положениям экстраординарных геохимических аномальных объектов определенного ранга (район, поле, куст или тело).

Предлагаемый способ был использован для проведения поисков экстраординарных геохимических аномальных объектов в пределах Якутской алмазоносной провинции (ЯАП) в масштабах 1:1000000 до 1:100000 с целью определения его эффективности при прогнозировании кимберлитовых объектов разных рангов (от кимберлитового района до отдельного тела).

На фиг. 2 представлена карта геохимических аномалий южной части Якутской алмазоносной провинции масштаба 1:1000000, которая была построена в соответствии с вышеописанной процедурой по данным обработки 190 геохимических выборок со 190 участков 2 опробования, составленных по результатам спектрального анализа около 12000 геохимических проб. В результате было выявлено 24 геохимических аномалий 3. Площадь этих аномалий 3 составляет около 5% от общей площади карты. Из шести известных в данном районе кимберлитовых полей 4, как экстраординарные геохимические аномалии были определены четыре наиболее крупных из них - Мало-Ботуобинское 4a, Далдынское 4c, Алакитское 4b и Чомурдахское 4e, причем в контуры этих аномалий попадают все известные месторождения 5 алмазов. Площади кимберлитовых полей и соответствующих им геохимических аномалий соизмеримы. Многие перспективные геохимические аномалии располагаются в районах, которые по некоторым геофизическим и геологическим признакам также являются перспективными на обнаружение там новых кимберлитовых объектов.

На фиг. 3 представлена карта геохимических аномалий масштаба 1:500000, выявленных для района "А" южной части Якутской алмазоносной провинции. Это более простой по геологическому строению район, включающий в себя три известных кимберлитовых поля: Мунское 4d, Чомурдахское 4e и Севернэйское 4f. Карта (фиг. 3) геохимических аномалий 3 была построена по геохимическим выборкам с участков 2 опробования, не задействованным в построении карты масштаба 1: 1000000, представленной на фиг. 2. Всего для построения была взята 91 геохимическая выборка с 91 участка 2 опробования (около 3000 проб). Было выявлено 20 геохимических аномалий 3, неравнозначных по площади и интенсивности, шесть из которых пространственно совпадают с известными кимберлитовыми объектами: алмазоносными 6 и неалмазоносными 7. Площадь аномалий составляет 5% от общей площади карты.

Анализ выявленных геохимических аномалий позволяет сделать следующие заключения.

Крупная аномалия на карте масштаба 1:1000000, соответствующая Чомурдахскому 4e кимберлитовому полю, при построениях в масштабе 1:500000 распалась на пять геохимических аномалий 3, четыре из которых попали на известные кимберлитовые объекты, причем четыре из пяти известных в этом поле алмазоносных кимберлитовых объектов 6 попадают в контуры трех геохимических аномалий. На восток от них появилась новая геохимическая аномалия, своей южной частью захватывающая северо-западный фланг Севернэйского 4f кимберлитового поля, Мунское 4d кимберлитовое поле также уверенно фиксируется интенсивной геохимической аномалией, а аномалия 3а, расположенная на юго-западе исследуемой территории "А", в верховьях р. Тюнг, является перспективной на обнаружение нового локального кимберлитового поля (типа Мунского).

На фиг. 4 представлена карта геохимических аномалий масштаба 1:100000, выявленных для участка "AA" района "А" южной части Якутской алмазоносной провинции.

Участок "AA" включает в себя Севернэйское 4f кимберлитовое поле, где к настоящему времени обнаружены две кимберлитовые неалмазоносные 7 трубки. Карта геохимических аномалий масштаба 1:100000 этой территории (фиг. 4) была построена по данным 37 геохимических выборок с 37 участков 2 опробования (около 1000 проб). В результате построения было получено всего четыре геохимические аномалии 3. Две из аномалий 3 уверенно фиксируют кимберлитовые трубки, а две, расположенные на северо-востоке участка являются перспективными. Общая площадь аномалий составляет всего 0,4% от площади участка.

В результате проведенного геолого-металлогенического анализа карт (фиг. 2-4) геохимических аномалий были установлены следующие основные закономерности:

1. В масштабе 1:1000000 геохимическими аномалиями фиксируются крупные и средние кимберлитовые поля, в масштабе 1:500000 - мелкие кимберлитовые поля и кусты кимберлитовых тел, а в масштабе 1:100000 - отдельные кимберлитовые тела (трубки).

2. Хорошая сходимость и воспроизводимость геохимических аномалий в масштабах 1:1000000 и 1:500000, несмотря на то что они построены по разным геохимическим выборкам с разных участков опробования, свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого способа при прогнозировании и поисках от кимберлитовых полей до кустов кимберлитовых тел.

3. Площади геохимических аномалий масштаба 1:1000000 и известных кимберлитовых полей сопоставимы, причем в аномальные области попадают наиболее крупные месторождения алмазов. Вследствие этого прогнозные площади на обнаружение новых кимберлитовых полей можно выделять в пределах наиболее перспективных, по сумме поисковых признаков, аномалий.

4. Так как геохимическими аномалиями масштаба 1:500000 фиксируются все известные в данном районе алмазоносные кимберлитовые тела (за исключением двух, расположенных кстати, в непосредственной близости от геохимических аномалий), можно предположить, что масштаб 1:500000 является оптимальным для локализации площадей с целью постановки на них поисковых работ на обнаружение алмазоносных кимберлитовых объектов.

5. Геохимическими аномалиями фиксируются отдельные тела кимберлитов, перекрытые осадочным чехлом и покровами траппов, а сами трапповые покровы аномалиями не фиксируются, что свидетельствует о связи геохимических аномалий именно с кимберлитовыми телами и дает право говорить о высокой эффективности предлагаемого способа при работах на площадях, перекрытых трапповыми и вулканогенно-осадочными образованиями.

Выявление геохимических аномальных объектов с помощью известного способа, взятого за прототип, не может обеспечить подобной достоверности и точности локализации таких объектов, так как в таких масштабах (1:1000000 и 1: 500000) геохимические поиски по вторичным ореолам и потокам рассеяния вообще не проводятся из-за своей низкой эффективности (огромное количество проб и очень продолжительное время на их отбор и обработку), а на участке "AA" потребовалось бы отобрать 17000 проб по сети профилей, с расстоянием между профилями - 500 м и между пробами - 50 м и неизвестно, были бы при этом зафиксированы известные кимберлитовые трубки и сколько всего получилось бы геохимических аномалий.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение достоверности и точности локализации геохимических аномальных объектов на исследуемой территории значительных размеров, в результате чего обеспечивается экономия времени и материальных средств.