Прогнозо-металлогенический блок в структуре госгеолкарты масштабов 1: 1 000 000-1: 200 000
Рассмотрены роль и место металлогенического блока в структуре геологических работ м-бов 1: 1 000 000 и 1: 200 000, а также вопросы отображения прогнозно-металлогенической информации на картах полезных ископаемых и закономерностей их размещения, являющихся составной частью комплектов Госгеолкарты-1000 и 200 нового поколения. Особое место уделено компьютерной технологии с использованием ГИС ПАРК для прогнозно-металлогенической оценки территории развития формациии медистых песчаников.
Государственная геологическая карта Российской Федерации (Госгеолкарта) создается и передается пользователям как основной источник информации об особенностях геологического строения и полезных ископаемых недр.
Сегодня статус государственных геологических карт имеют комплекты карт геологического содержания м-бов 1: 1 000 0001: 200 000. Отличие госгеолкарт от других картографических произведений в том, что они составляются на жесткой нормативно-методической базе, по единым легендам и издаются в качестве официального государственного документа. Госгеолкарта России это комплекты взаимоувязанных карт геологического содержания м-ба 1: 200 000 и 1: 1 000 000 с объяснительными записками, составленные и изданные в полистной разграфке в соответствии с требованиями инструкций. В состав комплектов в качестве обязательных компонентов включаются, кроме геологической, карты четвертичных образований, полезных ископаемых и закономерностей их размещения.
С учетом стоящих перед госгеолкартой задач и круга решаемых при этом проблем прогнозно-металлогенический блок всегда занимал ведущее место в структуре комплекта. На современном этапе в условиях практического свертывания геолого-съемочных и поисковых работ м-ба1: 50000 прогнозно-металлогенические исследования в рамках ГДП-200 практически единственный источник новой информации о полезных ископаемых. В связи с этим возрастают роль этих работ и научно-практическая ценность карт металлогенического содержания в общей структуре государственного геологического картографирования в России.
Теоретические основы и общие принципы металлогенического анализа достаточно хорошо и полно разработаны применительно к регионам различного геологического строения и металлогенической специализации. Усилиями советской геолого-металлогенической школы в геологических исследованиях сложилось пять, ставших классическими, направлений металлогенических исследований: общая, региональная, прикладная, отраслевая металлогения, металлогения рудных районов. Общая металлогения посвящена общетеоретическим и общеметодическим вопросам, региональная закономерностям размещения и прогнозному потенциалу месторождений всех полезных ископаемых крупных геологических структур (масштабы геокартографирования 1: 2 500 0001: 500 000), прикладная металлогеническому моделированию и прогнозу, отраслевая металлогении отдельных типов полезных ископаемых или рудных формаций (масштабы картографирования 1: 20 000 000-1: 500 000), металлогения рудных районов выявлению закономерностей локализации месторождений полезных ископаемых и прогнозно-поисковой оценке территорий (масштабы картографирования 1: 200 000-1: 10 000 ), т.е. прогнозно-металлогеническая карта графически отображает как еще невыявленные перспективные рудоносные объекты различного таксоно-метрического ранга, так и известные месторождения.
Металлогенический анализ базируется на двух важнейших методологических принципах о том, что существует тесная взаимосвязь между развитием эндогенной минерализации, магматизма, тектогенеза и осадконакопления, согласно Ю.А.Билибину, и что месторождения полезных ископаемых всегда являются членами геологических формаций, согласно Д.В.Рундквисту (10]. Эти фундаментальные положения, имеющие первостепенное значение при прогнозно-металлогенических исследованиях и поисковых работах, получили дальнейшее развитие в трудах Р.М.Константинова, М.М.Константинова, А.И.Кривцова, Д.И.Горжевского, А.Д-Щеглова, А.А.Сидорова, ИЛ.Томсона, Е.Т.Шаталова, Г.М.Власова и др. Однако, несмотря на усилия наших ведущих геологов-металлогенистов, проблема еще очень далека от своего разрешения, что связано не только с бесконечностью процесса познания, но и со сложностью проблемы, разноранговостью категорий объектов исследования, неоднозначностью соотношений триады месторождение рудная формация геологическая формация. При создании нормативно-методической базы госгеолкарт нового поколения авторы постулировали тезис, что рудные формации производные геологических. Анализ особенностей рудоносности основных типов геологических формаций (осадочных, магматических, метаморфических, вулканогенных) показал, что все они имеют различный уровень связей с месторождениями полезных ископаемых и играют различную роль в механизме рудогенеза. По классификации А.И.Кривцова, которая наиболее часто применяется при составлении прогнозно-металлогенических карт, выделяются рудовмещающая, рудоносная, рудогенерирующая и рудообразующая геологические формации. Следуя законам формальной логики, геолог формирует модель рудогенеза в виде набора геологических признаков по их роли (установленной или прогнозируемой, мнимой или явной) в процессе формирования месторождения.
Прежде чем перейти к рассмотрению места прогнозно-металлогенического блока в комплектах госгеолкарты на конкретных примерах, кратко остановимся на особенностях металлогенических карт. Опыт создания подобных карт м-ба 1: 1 000 0001: 200 000 показал, что для того чтобы понять особенности рудогенеза на конкретной площади, необходимо отразить особенности геологического строения и типоморфизм проявлений полезных ископаемых, определить связи прогнозируемых типов оруденения с геологическими факторами. Поэтому составление любой прогноэно-металлогенической карты включает ряд последовательных операций, в том числе:
составление структурно-формационной основы на базе комплексного анализа всей совокупности дистанционного, топо-графо-геодезического, геолого-геофизического и геохимического материала; составление кадастра ранжированных металлогенических объектов и месторождений полезных ископаемых, их систематизация с построением типовых моделей прогнозируемых объектов;
составление карт металлогенического районирования, полезных ископаемых и закономерностей их размещения на основе баз данных и баз знаний с использованием библиотек типовых моделей;
прогнозная оценка территории с выделением перспективных в поисковом отношении металлогенических объектов с подсчетом прогнозных ресурсов по категории Р3 для госгеолкарты м-ба 1: 200 000 и прогнозного потенциала для госгеолкарты м-ба 1: 1000 000.
Требования к содержанию, оформлению и выбору изобразительных средств изложены в методических рекомендациях и инструктивных документах по составлению металлогенических карт (3, 4, II, 12]. На современном этапе такие карты строятся с применением компьютерных систем, организованных на принципах географо-информационных (ГИС) и экспертных (ЭС) систем, что позволяет геологу-эксперту в полном объеме использовать формальнологические, экспертно-логические и интеллектуальные возможности выбранной им компьютерной технологии и собственную базу знаний для подготовки и принятия прогнозного решения. Только компьютерные технологии дают возможность обрабатывать огромные массивы разнородной и разноуровневой информации, минимизировав субъективизм эксперта. По опыту работ при ГДП-200 объем баз данных на стандартный лист, используемых для составления карты полезных ископаемых и закономерностей их размещения, составляет около 800 Мгб. В качестве базовой компьютерной системы для составления комплектов Госгеолкарты-200 в производственных организациях применяется ГИС ПАРК версии 6, сочетающая свойства стандартной настольной ГИС и ЭС. Используемые в системе автономные модули "Справка", "Ввод данных", "Классификатор баз данных", "Анализ данных", "Прогноз геоситуации", "Прогноз полезных ископаемых", "Редактирование и визуализация итоговых карт" позволяют пользователю в одной программной оболочке выполнять весь набор опер дай по автоматизированному построению карт геологического и металлогенического содержания. Средства ПАРК обеспечивают целостную технологию работы с геолого-геофизическими и металлогеническими данными от ввода графической, цифровой и описательной информации через ее всесторонний анализ и прогноз до получения научно-управленческих решений. В дополнение к возможностям универсальных ГИС система имеет специальные средства пространственного анализа данных, выявления и оценки взаимосвязей, многомерного районирования территорий, прогнозирования и картографирования геологической ситуации, В более чем 150 проектах ГДП-200 в различных регионах России используется система ПАРК.
Проиллюстрируем возможности системы для построения карты полезных ископаемых и закономерностей их размещения (лист М-40-Ш) на примере рудной формации медистых песчаников, формирование которой связано с формациями красно-цветных и пестроцветных песчано-сланцевых толщ. По геотектонической позиции, режимам накопления, литолого-фациальным и другим особенностям месторождения медистых песчаников делятся на ряд типов. Район исследований находится на Южном Урале в пределах южной и центральной частей Предуральского краевого прогиба на стыке со структурами Восточно-Европейской платформы. Применительно к геолого-структурным особенностям региона исследований были выбраны мансфельдский и каргалинский типы месторождений медистых песчаников.
Мансфельдский тип приурочен к краевым частям платформы и представлен медоносными глинисто-песчано-карбонатными отложениями лагунных и прибрежно-морских фаций, накапливающихся в режиме крупных трансгрессий. Возрастной диапазон рудогенеза мансфельдского типа поздняя ранняя пермь. Каргалинский тип приурочен к межгорным и наложенным впадинам, выполненным медистыми песчаниками русловых фаций. Возраст оруденения поздвепермский.
В Западном Предуралье медное орудененке связано с верхнепермскими красно-цветными отложениями, охватывающими три яруса: уфимский, казанский и татарский. Эти отложения (по А.М.Лурье красноцветная формация) протягиваются полосой шириной от 350 до 1000 км вдоль западного склона Урала, причем вдоль зоны денудации терригенные отложения представлены более грубообломочными разностями.
Прогнозно-металлогеническая карта нового поколения весьма сложное картографическое произведение, в котором автор доступными ему графическими средствами пытается отразить пространственные и генетические связи прогнозируемых типов оруденения с элементами геологического строения, обстановки формирования, латеральную и вертикальную рудную зональность, перспективы и сырьевой потенциал территории. На основном поле карты полезных ископаемых (лист М-40-Ш) показана совокупность геологических факторов и признаков, определяющих закономерности размещения оруденения типа медистых песчаников. Главное изобразительное средство цвет использован для отображения главного фактора рудоносной терригенной формации медистых песчаников, при этом следует избегать использования ярко-ядовитых тонов, затрудняющих восприятие содержательной части карты.
Следующий важный элемент прогнозно-металлогенического блока схема районирования. Чаще всего она составляется на структурно-формационной основе и на ней выделяются минерагенические таксоны разного ранга: провинция субпровинция область месторождение (м-б 1: 1 000 000 и мельче); субпровинция область зона район поле месторождение (м-б 1: 200 000 и крупнее). Четкое ранжирование металлогенических объектов при движении по масштабному ряду карт, их унаследованность (в географическом, понятийном, структурном, формационном планах) позволяют обеспечить иерархию информационных потоков и снизить "информационный шум". Районирование может проводиться на различных основах (тектонической, палеогеодинамической и т.д.), но особенностью госгеолкарт является единство принципов. Развитие компьютерных технологий и практика ГДП-200 показали, что этого недостаточно: необходима разработка единой схемы металлогенического районирования России с обязательной увязкой с серийными легендами Госгеолкарты-200 и Госгеолкарты-1000. Частным случаем минерагенического районирования служат минерагенические схемы, призванные конкретизировать закономерности размещения профилирующих для района видов полезных ископаемых. Для горнорудных районов составляется, как правило, комплект таких схем, объединяющих близкие или генетически связанные рудные комплексы полезных ископаемых. Минерагенические схемы синтезируют на формализованном уровне всю информацию о геологическом строении и полезном ископаемом, являясь, по сути, графической моделью прогнозируемого типа.
Ключевой элемент любой карты, в том числе и металлогенической, легенда, которая увязывает структурно-формационные и прогнозно-металлогенические аспекты будущей карты. На современном этапе используется зональный принцип построения такой карты. Для листа М-40-111 нами были выделены структурно-фациальные зоны, в пределах которых показаны геологические и рудные формации. На другом примере зоны выделялись по геодинамическим обстановкам, в них совокупность геологических и рудных формаций образовывала непрерывный событийный ряд, привязанный к геохронологической шкале.
Важнейший компонент прогнозно-металлогенического блока Госгеолкарты-1000 и Госгеолкарты-200 схемы прогнозирования, которые носят мономинеральный или комплексный характер. Использование компьютерных технологий позволило унифицировать процесс прогнозирования, обеспечить многовариантность прогноза как основной задачи и выбор устойчивого решения по совокупности признаков и тем самым повысить прогностические свойства и объективность итоговых карт. На этих схемах отражаются ранжированные по степени перспективности и очередности отработки рудоносные площади в ранге рудоносных районов (Госгеолкарта-200) и зон (Госгеолкарта-1000). Количественной оценкой перспективности выделенных объектов служат прогнозные ресурсы категории Рз (Госгеолкарта-200) или прогнозный потенциал (Госгеолкарта-1000). Как показал опыт составления прогнозно-металлогенических карт, использование данных схем, а также дополнительных схем зарамочного оформления расширило функциональные возможности последних, обеспечив их полное прочтение и оценку достоверности приведенных прогнозных решений.
В результате переоценки прогнозных ресурсов в рамках ГДП-200 установлен ряд проблем и вопросов, требующих разрешения. В комплекте Госгеолкарты-200 и Госгеолкарты-1000 практически отсутствуют экономические показатели выявленных перспективных объектов применительно к географо-экономическим условиям района, современной конъюнктуре сырья и технологиям его извлечения. Попытки решить эту задачу для отдельных листов в производственных подразделениях закончились неудачно. Только привлечение специализированных научных организаций (ЦНИГРИ, ВИЭМС, ВИМС, ИМГРЭ, ЦНИИгеолнеруд) в рамках обобщающих работ позволит решить эту проблему.
В последнее время активно дебатируется вопрос о роли и месте поисковых работ в структуре ГДП-200, В конце 80-х годов проводился анализ эффективности использования, востребованности и вовлечения в последующие стадии геологоразведочных работ перспективных проявлений полезных ископаемых, обнаруженных при геолого-съемочных работах и включенных в государственный реестр проявлений. Оказалось, что только 30% этих проявлений в той или иной степени вовлекались в следующие стадии работ. На современном этапе, когда большую актуальность приобретают вопросы предлицензионной подготовки поисковых участков, требуется ревизия имеющихся материалов по этим объектам. В процессе ГДП-200 по отдельным листам эта работа проводится, но при отсутствии четких приоритетов на дефицитные виды сырья и единых установок на ее проведение она носит формальный и хаотичный характер.
Очень важным, с точки зрения государственных и коммерческих интересов, остается вопрос: какую информацию и в каком объеме необходимо давать на прогнозно-металлогенических картах того или иного масштаба. Стремление отдельных авторов вынести на карты м-ба 1: 1 000 0001: 200 000 всю имеющуюся поисково-металлогеническую информацию приводит к перегруженности карт, возникновению информационного шума. В условиях компьютерных технологий, когда карта того или иного масштаба является элементом единой информационной системы, а информация имеет различную коммерческую ценность в зависимости от детальности и характера, этот вопрос приобретает все большую актуальность.
Многие исследователи на прогнозно-металлогенических картах, особенно м-ба 1: 1 000 000, пытаются привести данные по экономике минерального сырья или о экономической ценности отдельных участков недр. В условиях быстро меняющейся конъюнктуры минерального сырья это очень перспективное направление, для которого необходимо разрабатывать научно-методическую базу, алгоритмы и механизмы реализации.
Дальнейшая разработка и унификация теоретических и методических основ металлогенической картографии, создание отраслевой библиотеки компьютерных типовых моделей рудных объектов, повышение информативности, достоверности и надежности компьютерных технологий прогноза значительно повысят результативность геолого-съемочных работ и обеспечат прирост лицензируемого нераспределенного фонда недр России.