НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ
1. Раздел конкурса - III, группа конкурса – Г.
2. Название проекта: «Баланс рудного и россыпного золота на территории Ат-Юрях-Штурмовского узла».
3. Объявленные в исходной заявке цели проекта:
Основная цель работы по заявленному проекту расчет баланса рудного и россыпного золота в Ат-Юрях-Штурмовском узле Яно-Колымского золотоносного пояса. Для выполнения этой цели предполагалось разработать методику расчета баланса золота методами геоинформационных технологий и подготовить цифровые данные для расчета. Для этого должна была быть создана цифровая модель одного из крупнейших рудно-россыпных узлов Магаданской области, которая в последующем может служить для исследований, как самого Ат-Юрях-Штурмовского узла, так и для исследований сравнительного плана. Предварительные результаты работы нужно было доложить на совещании «ГИС в науке, природопользовании и образовании» проводимом 31 марта –2 апреля 2003 г. в г. Новосибирске организаторы ООО «Дата Ист», Совет Научной Молодежи СО РАН и Новосибирский Региональный Центр Геоинформационных Технологий. По окончанию работы подготовить публикацию полученных результатов, которые размещаются в Интернет на сервере лаборатории геоинформационных технологий СВКНИИ ДВО РАН.
4. Степень выполнения поставленных в проекте задач:
Заявленные цели в проекте выполнены, не смотря на уменьшенный в 3 раза объем финансирования от суммы, запрашиваемой в заявке. Создана цифровая модель бассейнов р. Ат-Юрях, Хатыннах и руч. Штурмового Ат-Юрях-Штурмовского узла. Разработана методика расчета баланса золота методами геоинформационных технологий на основе геологической цифровой модели данных. По разработанной методике рассчитан баланс золота Ат-Юрях-Штурмовского узла. Результаты работы по тематике гранта доложены на двух российских конференциях и в 1 публикации. На основании проделанной работы на ученом совете СВКНИИ ДВО РАН заслушан научный доклад «Цифровая модель рудной и россыпной золотоносности Ат-Юрях-Штурмовского узла» и утверждена тема кандидатской диссертации. В конце декабря 2003 г. результаты выполненной работы будут доступны на сервере «Учебно-научного информационного сервера ГИС-технологий и библиотечных ресурсов СВНЦ ДВО РАН» WWW.MAGIS.RU.
5. Полученные за отчетный период важнейшие результаты:
Создана цифровая модель бассейнов р. Ат-Юрях, Хатыннах и руч. Штурмового, крупнейшего региона по добыче россыпного золота, общий объем добычи около 300 т.
Разработана методика расчета баланса золота методами геоинформационных технологий на основе геологической цифровой модели данных по данным современного рельефа и количеству добытого золота из россыпных месторождений.
Получены результаты расчета баланса золота Ат-Юрях-Штурмовского узла в бассейнах р. Ат-Юрях, Хатыннах и руч. Штурмового. Для выбранных бассейнов определены многовариантные значения гипотетической золотоносности пород в зависимости от последовательного увеличения верхней границы эрозионного среза.
6. Степень новизны полученных результатов:
Цифровая модель Ат-Юрях-Штурмовского узла создана впервые. Созданная цифровая модель Ат-Юрях-Штурмовского узла Яно-Колымского золотоносного пояса, модель может служить, как полигон для методических разработок по анализу геологических данных методами геоинформационных технологий, так и для моделирования конкретных геологических процессов образования и закономерностей размещения месторождений золота в Ат-Юрях-Штурмовском узле.
Рассчитан баланс россыпного золота по данным эрозионного вреза, приведены показатели объемов эродированных и неэродированных пород. Полученные показатели позволили рассчитать соотношение с эродированных пород к не эродированным, количество добытого золота на 1 км3 с эродированных пород, варианты гипотетической золотоносности пород с последовательным увеличением верхней границы эрозионного среза от наивысшей отметки в бассейнах рр. Мал. Ат-Юрях, Хатыннах и руч. Штурмовой.
Полученные результаты помогут по новому посмотреть на вопрос баланса золота Яно-Колымского пояса, а применение аналогичного подхода анализа к остальным золотоносным бассейнам позволит сравнивать их между собой, и определить степень денудационно-эрозионного вреза территории.
7. Сопоставление полученных результатов с российским и мировым уровнем:
Разработанная методика и результаты работы получили положительные отзывы на 2 российских конференциях: «ГИС в науке, природопользовании и образовании» 31 марта –2 апреля 2003 г. в г. Новосибирск, организаторы ООО «Дата Ист», Совет Научной Молодежи СО РАН и Новосибирский Региональный Центр Геоинформационных Технологий и «IX конференция пользователей программного обеспечения ESRI и Leica Geosystems» г. Москва, 14-16 октября 2003 г. По результатам докладов на конференциях от редактора специализированной газеты Arcreview (газета посвящена современным ГИС-технологиям ООО «ДАТА+», г. Москва) получено приглашение о подготовке публикации по методике выполненных работ.
8. Методы и подходы, использованные в ходе выполнения проекта (описать, уделив особое внимание степени оригинальности и новизны):
Формирование россыпей и запасы золота в них зависят от денудационно-эрозионного среза, определяемого за период континентального развития территории со времени образования рудных месторождений и рудопроявлений. Величина эрозионного среза определяется как расстояние от поверхности Земли, существовавшей во время рудообразования, до современной дневной поверхности [Аксенова и др., 1970]. Частным случаем эрозионного среза является эрозионный врез, который вычисляется как разница между самой высокой и самой низкой высотной отметками в пределах бассейна. Величина эрозионного вреза и количество рудного золота на единицу объема эродированных пород в совокупности дают представление о вещественном балансе территории. Реконструкция этих параметров интересна с точки зрения прогнозирования рудных объектов, локализованных ниже современной поверхности. Для того чтобы на количественном уровне оценить величину эрозии и определить объем рудного вещества, необходимый для образования россыпных месторождений Ат-Юрях-Штурмовского узла, по данным современного рельефа были рассчитаны показатели объемов эродированных пород по бассейнам крупных долин. Полученные значения нормированы на количество добытого в россыпях золота.
Рис. 1. Бассейны р. Мал. Ат-Юрях, р. Хатыннах и руч. Штурмовой.
Для расчетов на территории Ат-Юрях-Штурмовского узла выделены три бассейна формирования россыпных месторождений, включающих р. Мал. Ат-Юрях, р. Хатыннах и руч. Штурмовой (рис. 1). Общая площадь бассейнов – 615,6 км2. Суммарная добыча золота из россыпных месторождений этих водотоков составила – 287 326 кг.
Расчеты выполнены с помощью геоинформационных технологий на основе созданной цифровой модели территории Ат-Юрях-Штурмовского узла.
В качестве исходных данных цифровой 3D модели Ат-Юрях-Штурмовского узла, использованы четыре листа государственной карты полезных масштаба 1:200 000 – P-55-12,18; P-56-7,13. Карты были отсканированы на планшетном сканере, затем с помощью программы Erdas Imagine 8.4 каждый лист карты, по известным опорным точкам координатной сети, трансформирован в реальные географические координаты и сохранен в формате *.img, который позволяет сохранять пространственные координаты растровых файлов. С помощью опций «Subset Image…» Erdas Imagine 8.4 в растровых изображениях удалено за рамочное оформление карт. Полученные файлы добавлены в проект ArcGis 8.3 и составили цифровую мозаику растровых изображений 4 листов карты полезных ископаемых Ат-Юрях-Штурмовского узла. Далее в ArcGis 8.3 проведены работы по векторизации геологических и топографических данных цифровой модели Ат-Юрях-Штурмовского узла (рис. 2.).
Рис. 2. Цифровая модель Ат-Юрях-Штурмоского узла.
Цифровая модель Ат-Юрях-Штурмовского узла состоит из данных о рельефе территории, геологических границ, россыпных и рудных месторождений и проявлений, границ россыпных бассейнов узла. Рельеф территории представлен двумя слоями - точечным для высотных отметок и линейным для горизонталей, с атрибутивными данными о значениях высот. Геологические границы – слоем полигональных объектов стратиграфических и интрузивных подразделений. Россыпные месторождения линейными объектами, с атрибутивными данными о названии месторождений и количеством добытого в них золота [Геологическая карта…, 1999]. Выделенные бассейны определены как полигональные объекты, границы которых проходят по водоразделам бассейнов и ограничиваются формальным признаком - наличием россыпных месторождений в водотоках. Рудные месторождения и проявления, представлены точечным слоем с атрибутами название, порядковый номер на карте, полезный компонент, высота в рельефе, промышленная значимость, добытое золото.
Векторная модель Ат-Юрях-Штурмовского узла стала основой для построения Tin-поверхностей (Tin – Triangulated Irregular Network – линейная нерегулярная сеть, система неравносторонних треугольников, соответствующая триангуляции Делоне и используемая в качестве модели данных при конструировании цифровой модели рельефа, представляя его набором высотных отметок в узлах сети, и заменяя его, тем самым, многогранной поверхностью [Берлянт А.М., 1997]) выбранных бассейнов в модуле 3D Analyst ArcGis 8.1. Tin-поверхности построены для каждого бассейна в отдельности, ограничением стали полигоны слоя бассейны.
Рис. 3. Tin-поверхность Ат-Юрях-Штурмовского узла, с указанием границ бассейнов и
количеством добытого золота.
С помощью опции Surface Analysis модуля 3D Analyst ArcGis 8.1 вычислены объемы с эродированных (Vэр.) и не эродированных (Vне эр.) пород бассейнов (табл. 1). Полученные показатели позволили рассчитать соотношение с эродированных пород к не эродированным, количество добытого золота на 1 км3 с эродированных пород.
Приведение рассчитанных объемов эродированных пород к площадям бассейнов дает возможность оценить мощность условного горизонтального пласта, который был снесен. Полученные результаты по бассейнам соответствуют пластам мощностью: 460 м р. Мал. Ат-Юрях, 620 м - р. Хатыннах и 580 м - руч. Штурмовой. Расчеты, проведенные другими исследователями для районов рр. Амур и Зея, дали похожие результаты, где мощность пласта достигает - 500 м [Воскресенский и др., 2001].
С помощью полученных данных может быть проведена оценка временнóго интервала формирования россыпей. Темп денудации зависит от модуля эрозии, выраженного через твердый сток рек, который в бассейне р. Таскан, куда впадают главные водотоки узла, составляет 26 т/км2, или 10 м/млн. лет [Шило, 1953]. Таким образом, временной интервал развития бассейнов Ат-Юрях-Штурмовского узла может составить от 46 до 62 млн. лет.
Таблица 1
Объемы эродированных (Vэр.) и не эродированных (Vне эр.) пород при эрозионном врезе, а также гипотетическое количество золота, приходящееся на 1 км3 пород
Бассейн |
Площадь проекции на горизонтальную плоскость, км2 |
Площадь всей поверхности с учетом рельефа, км2 |
V не эр., км3 |
Vэр., км3 |
Добыча, кг |
Vэр./ Vэр.+ Vне эр. |
Количество Au в 1 км3, кг |
р. Мал. Ат-Юрях |
346,2 |
364,6 |
62,85 |
160,48 |
150113 |
0,72 |
935,4 |
р. Хатыннах |
215,0 |
239,0 |
55,08 |
133,46 |
81886 |
0,71 |
613,5 |
руч. Штурмовой |
54,4 |
63,7 |
16,20 |
31,49 |
55327 |
0,66 |
1757,1 |
В работе В.Д. Аксеновой с соавторами [Аксенова и др., 1970] глубина эрозионного среза оценивается в различных точках территории от 0,4 до 6 км. В связи с отсутствием общепринятых данных о расстоянии до поверхности, существовавшей на момент начала эрозии, были проведены вариантные расчеты. В таблице 2 приведены их результаты с последовательным увеличением верхней границы эрозионного среза от наивысшей отметки в бассейне, в результате чего происходит увеличение объема эродированных пород и уменьшение количества гипотетической золотоносности 1 км3. При этом под гипотетической золотоносностью 1 км3, или удельной золотоносностью, следует понимать нормированное количество золота, локализованного в месторождениях, рудопроявлениях или пунктах минерализации. Другими словами, только золото, которое образует самостоятельные минеральные формы в потенциальных рудных объектах, а не геохимический фон. В этом предлагаемый подход отличается от похожих расчетов, проводившихся в других золотоносных регионах мира [Loen, 1992].
Таблица 2
Результаты вариантных расчетов гипотетической золотоносности пород с последовательным увеличением верхней границы эрозионного среза от наивысшей отметки в бассейнах
рр. Мал. Ат-Юрях, Хатыннах и руч. Штурмовой
Расстояние до эрозионной поверхности, км |
Объем эродированных пород (V эр.), км3 |
Гипотетическая золотоносность, кг/км3 |
||||
р. Мал. Ат-Юрях |
р. Хатыннах |
руч. Штурмовой |
р. Мал. Ат-Юрях |
р. Хатыннах |
руч. Штурмовой |
|
0 |
160,48 |
133,46 |
31,49 |
935,4 |
613,5 |
1757,1 |
0,1 |
195,10 |
154,96 |
36,92 |
769,40 |
528,43 |
1498,37 |
0,5 |
333,60 |
240,95 |
58,67 |
449,98 |
339,84 |
942,96 |
1 |
506,72 |
348,44 |
85,86 |
296,24 |
235,01 |
644,39 |
1,5 |
679,84 |
455,93 |
113,05 |
220,81 |
179,60 |
489,42 |
2 |
852,96 |
563,42 |
140,23 |
175,99 |
145,34 |
394,54 |
2,5 |
1026,08 |
670,91 |
167,42 |
146,30 |
122,05 |
330,47 |
4 |
1545,45 |
993,38 |
248,97 |
97,13 |
82,43 |
222,22 |
6 |
2237,93 |
1423,34 |
357,72 |
67,08 |
57,53 |
154,67 |
На основе цифровой модели были рассчитаны площади поверхностей бассейнов с учетом рельефа (см. табл. 2). С помощью этих данных и количества потенциального золота в 1 км3 оценено количество золота, которое должно находиться в 10-сантиметровом слое пород для каждого бассейна. Слой 10 см выбран исходя из соображений о величине обломков эллювиально-делювиальных отложений, если образцы с видимым золотом находятся в пределах этого слоя, то очень высока вероятность их обнаружения. Так, для бассейна р. Мал. Ат-Юрях общее количество золота в 10-сантиметровом слое всей поверхности составило 34 кг, что соответствует 93 г Au на 1 км2. Для бассейнов р. Хатыннах и руч. Штурмовой эти значения равны 15 кг (63 г/км2) и 11 кг (173 г/км2) золота соответственно.
Литература:
Аксенова В.Д., Генкин П.О., Драбкин И.Е. Влияние эрозионного среза на распределение россыпей в золотоносных зонах Яно-Колымского пояса // Проблемы геологии россыпей. – Магадан: СВКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1970. – С. 274–278.
Берлянт А.М. Картография. Толкование основных терминов // Программно-аппаратное обеспечение, фонд цифрового картографического материала, услуги и нормативно-правовая база геоинформатики: Ежегодный обзор. Вып. 3, т. 1 (1996–1997). – М.: ГИС-Ассоциация, 1998. – С. 91–104.
Вознесенский С.Д., Огородов В.А., Маннафов Н.Г. Геологическая карта и Карта полезных ископаемых Охотско-Колымского региона. Масштаб 1: 500 000: Объяснит. записка в 4-х кн. Кн. 1. Геологическое описание. Полезные ископаемые, минерагеническое районирование и прогнозная оценка территории. – Магадан, 1999. – 181 с.
Воскресенский И.С., Каревская И.А., Ковалев С.Н. Позднекайнозойский эрозионно-денудационный вырез и прогнозная оценка россыпей Дальнего Востока России // Проблемы геологии и металлогении Северо-Востока Азии на рубеже тысячелетий. Т.3. Четвертичная геология, геоморфология, россыпи. – Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2001. – С. 60–62.
Шило Н.А. Геологические особенности и условия образования россыпных месторождений золота в районах левобережья р. Колымы: Канд. дис. – Магадан. Архив СВКНИИ ДВО РАН. – 1953. – (Рукопись).
9. Библиографический список научных трудов, опубликованных и принятых в печать в ходе выполнения проекта и отражающих результаты работы (монографии, учебники, статьи в российских изданиях, статьи в зарубежных изданиях, доклады, другие публикации, заявки на объекты промышленной собственности, патенты, диссертации, названия экспонатов с указанием участия в выставках):
1. Ворошин С.В., Тюкова Е.Э., Шахтыров В.Г., Мельник В.Г., Титов В.Э. Геология и оруденение Ат-Юрях-Штурмовского золоторудного узла (Магаданская область). Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2003. 116 с.
2. Стендовый доклад «Определение баланса россыпного золота Ат-Юрях-Штурмовского узла (Магаданская область)». Конференция «ГИС в науке, природопользовании и образовании». 31 марта –2 апреля 2003 г. в г. Новосибирск.
3. Стендовый доклад «Методика определения баланса россыпного золота методами геоинформационных технологий на примере Ат-Юрях-Штурмовского узла (Магаданская область). «IX конференция пользователей программного обеспечения ESRI и Leica Geosystems» г. Москва, 14-16 октября 2003 г.
4. Введение в региональные геоинформационные системы: Учебное пособие / С.В.Ворошин, В.Г.Мельник, И.С.Голубенко, А.С.Зинкевич, Д.В.Пушкин, Н.В.Гальцева. – Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2003. – 145 с.
10. Участие в научных мероприятиях по тематике проекта:
1. «ГИС в науке, природопользовании и образовании». 31 марта –2 апреля 2003 г. в г. Новосибирск, организаторы ООО «Дата Ист», Совет Научной Молодежи СО РАН и Новосибирский Региональный Центр Геоинформационных Технологий.
2. «IX конференция пользователей программного обеспечения ESRI и Leica Geosystems» г. Москва, 14-16 октября 2003 г.
11. Полученные финансовые средства (указать общий объем, в тыс. руб.) - 20 тыс. рублей
12. Вычислительная техника и научное оборудование, приобретенные на средства проекта -
Нет
13. Адреса ресурсов в Интернете, подготовленных авторами по данному проекту:
Руководитель организации _______________Ф.И.О.
М.П.
Руководитель проекта _______________Ф.И.О.