Способ оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов



Способ оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов
Способ оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов
Способ оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов
Способ оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов

 


Владельцы патента RU 2492511:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) (RU)

Изобретение относится к области тектонофизики и может быть использовано при проведении прогнозных и поисковых работ на коренные источники алмазов. Сущность: на основе комплекса геологических, тектопофизических, геофизических, геоморфологических и других данных строят карту разломов алмазоносного района. Разбивают всю площадь алмазоносного района на равновеликие квадратные субплощадки (окна). Для каждой субплощадки рассчитывают фрактальную размерность (D) и информационную энтропию (S) по компьютерным программам, в основе которых лежат базовые алгоритмы Б. Мандельбротта и К. Шеннона. По совокупности полученных расчетных данных строят схемы распределения значений фрактальной размерности и информационной энтропии в изолиниях с нанесением на них всех известных месторождений алмаза. Оценку перспективности поисковой площади производят путем сравнения полученных но этим площадям данных с прогнозными эталонными для данного кимберлитового района значениями D и S, которые характерны для известных месторождений алмаза. Выделяют и оконтуривают по эталонным значениям D и S локальные участки, аналогичные участкам известных месторождений, как перспективные на обнаружение в их пределах тел алмазоносных кимберлитов. Технический результат: повышение достоверности результатов поисков, снижение затрат на поисковые работы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к тектонофизическим способам поисков алмазоносных кимберлитовых тел и может быть использовано при проведении прогнозных и поисковых работ на коренные источники алмазов.

Известны способы обнаружения потенциально алмазоносных кимберлитов и поиска кимберлитовых тел, включающие отбор проб пород и анализ их составов на наличие в них характерных для кимберлитовых алмазоносных трубок элементов и соединений (по известным ранее разведанным и разрабатываемым месторождениям алмазов): патент РФ №1276110, G01V 9/00, 1994 г., [1] - по наличию в извлеченной кальцитовой фазе концентраций стронция, бария и суммы редкоземельных элементов; патент РФ №1596953, G01V 9/00, 1995 г., [2] - отбор укрупненные геохимических проб в эпицентрах геохимических аномалий и определение содержания хрома, никеля, меди и цинка в сульфидной и окисной формах.

Данные способы трудоемки, требуют значительных аппаратурно-реагентных затрат. В то же время, необходимо предварительно определить места отбора геохимических проб, что также потребует дополнительных затрат, а получение такими методами достоверной необходимой информации весьма проблематично, так как концентрации определяемых в геохимических пробах элементов и соединений могут быть и случайными флуктуациями, не связанными с кимберлитовыми алмазоносными месторождениями.

Известны способы поиска кимберлитовых трубок, в которых для поиска кимберлитовых трубок применяют радиолокационное зондирование импульсами магнитного поля с включением в состав излучающего и приемного устройств горизонтальных магнитных диполей, используют тем самым в дополнение к возможному различию кимберлитовых трубок от перекрывающих и вмещающих пород и неоднородностей строения самих трубок по электрическим свойствам отличие кимберлитовых трубок от перечисленных пород только по магнитной проницаемости и выделяют предположительно кимберлитовые трубки по увеличению амплитуды отраженного сигнала и (другим особенностям отраженного сигнала или их группы) (патент РФ №2242028, G01V 3/12, 2004 г., [3], патент РФ №2249835, G01V 3/12, 2005 г., [4]).

Основные недостатки известных способов - недостаточная достоверность получаемых результатов, т.к. причины электромагнитных аномалий и неоднородностей структуры могут быть иными и для более точного определения потребуются дополнительные изыскания. Значительны затраты на реализацию данных технологий. Кроме того, для территорий, перекрытых траппами, обладающими сильными магнитными свойствами, электромагнитные методы вообще малоэффективны.

Известен способ поиска алмазоносных районов и кимберлитовых полей, включающий определение положения отдельных кимберлитовых тел, предусматривающее перенос структурных построений для каждой из выделенных генетических групп комагматичных тел известных кимберлитовых полей и алмазоносных районов на локальные перспективные площади с последующей корреляцией этих структур с элементами разрывной тектоники и современной гидросети, с использованием шлихоминералогических, геофизических, геологических и геохимических критериев проявленности коренной алмазоносности, в котором предварительно наносят на прогнозную геологическую схему контуры известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей, в пределах этих контуров выделяют геометрические центры, накладывают на них палетки зон напряжений ротационного поля Земли, полученные для алмазоносных районов и кимберлитовых полей, выделяют участки, аналогичные контурам известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей, на основании шлихоминералогических, геофизических, геологических и геохимических методов, проведенных на этих площадях, выделяют алмазоносные районы и кимберлитовые поля, а определение положения отдельных кимберлитовых тел производят в выделенных алмазоносных районах и кимберлитовых полях(патент РФ №2260821, G01V 9/00, 2005 г., [5]).

По назначению, технической сущности, по наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.

Недостаток известного решения - необходимость дополнительных изысканий для конкретного определения месторождения алмазов, причем изыскания и последующее использование шлихоминералогических, геофизических, геологических и геохимических исследований критериев проявленности коренной алмазоносности снижает в значительной мере эффективность данного способа, значительно повышает стоимость поиска месторождений.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение затрат на поисковые работы и на инструментальное подтверждение результатов поиска, повышение достоверности результатов поисковых работ.

Техническими результатами являются: использование в процессе поиска алмазоносных кимберлитов в пределах кимберлитовых районов систем разломов и их оценка эмпирическими методами с использованием фрактальной размерности и информационной энтропии.

Технические результаты достигаются тем, что для оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов для алмазоносного района на основе комплекса геологических, тектонофизических, геофизических, геоморфологических и других данных строится карта разломов, с разбиением всей площади алмазоносного района на равновеликие квадратные субплощадки (окна) и расчетом для разломов в каждой субплощадке фрактальной размерности (D) и информационной энтропии (S) по компьютерным программам, в основе которых лежат базовые алгоритмы Б.Мандельбротта и К.Шеннона

D = lg N i / lg r i ( 1 )

S = p i lg p i ( 2 ) , соответственно,

где Ni - число разрушенных пискселов;

ri - размер системы в единицах размера пикселов, используемых при i-й итерации;

рi - вероятность, с дальнейшим построением для алмазоносного района по совокупности полученных расчетных данных схем распределения значений фрактальной размерности и информационной энтропии в изолиниях с нанесением на них всех известных месторождений алмаза, принятием в качестве прогнозных эталонных для данного кимберлитового района тех значений D и S, которые характерны для известных месторождений алмаза, с последующим выделением и оконтуриванием по эталонным значениям D и S локальных участков, аналогичных участкам известных месторождений алмаза, как перспективных на обнаружение в их пределах тел алмазоносных кимберлитов.

При этом дополнительное уточнение положения отдельных кимберлитовых тел может быть произведено с использованием тектонофизических и геофизических данных.

Сравнение предлагаемого технического решения с решением по ближайшему аналогу показывает следующее.

Предлагаемое решение и ближайший аналог характеризуются сходными признаками:

- перенос структурных построений для каждой из выделенных генетических групп комагматичных тел известных кимберлитовых полей и алмазоносных районов на локальные перспективные площади;

- последующая корреляция этих структур с элементами разрывной тектоники и современной гидросети;

- предварительное нанесение на прогнозную геологическую схему контуров известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей;

- в пределах этих контуров выделяют геометрические центры;

- накладывают на них палетки зон напряжений ротационного поля Земли, полученные для алмазоносных районов и кимберлитовых полей;

- выделяют участки, аналогичные контурам известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей;

- выделяют участки, аналогичные контурам известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей.

Предлагаемое решение отличается от известного решения следующими признаками:

1) для алмазоносного района на основе комплекса геологических, тектонофизических, геофизических, геоморфологических и других данных строят карту разломов;

2) разбивают всю площадь алмазоносного района на равновеликие квадратные субплощадки (окна);

3) для каждой субплощадки производят расчет фрактальной размерности (D) и информационной энтропии (8) по компьютерным программам, в основе которых лежат базовые алгоритмы Б. Мандельбротта и К. Шеннона:

D = lg N i / lg r i                                                                     ( 1 )

S = Σ p i lg p i                                                                     ( 2 ) ,

соответственно, где Ni - число разрушенных пискселов и ri - размер системы в единицах размера пикселов, используемых при i-й итерации, а pi - вероятность;

4) для алмазоносного района по совокупности полученных расчетных данных строят схемы распределения значений фрактальной размерности и информационной энтропии в изолиниях с нанесением на них всех известных месторождений алмаза;

5) принимают в качестве прогнозных эталонных для данного кимберлитового района тех значений D и S, которые характерны для известных месторождений алмаза;

6) выделяют и оконтуривают по эталонным значениям D и S локальные участки, аналогичные участкам известных месторождений алмаза, как перспективные на обнаружение в их пределах тел алмазоносных кимберлитов.

Наличие в предлагаемом решении признаков, отличительных от признаков, характеризующих решение, принятое в качестве ближайшего аналога, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «новизна».

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Поиск алмазоносных районов и кимберлитовых полей (алмазных месторождений) является важной задачей, но требует значительных материальных затрат, привлечения квалифицированных специалистов, применения достаточно сложной и, подчас дорогостоящей аппаратуры.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение затрат на поисковые работы и на инструментальное подтверждение результатов поиска, повышение достоверности результатов поисковых работ.

Поставленная задача решается тем, что значительная часть поисковой работы по предлагаемому техническому решению выполняется с использованием нестандартных методов аналитических исследований. При этом исследования основаны на достоверных данных - геологических характеристиках ранее разведанных и эксплуатируемых кимберлитовых трубок. Эти данные основаны на результатах шлихоминералогических, геофизических, геологических и геохимических критериев проявленности коренной алмазоносности месторождений и анализа.

В настоящем способе с целью прогнозных построений предлагается для выделения и оконтуривания участков, перспективных на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел, использовать структурный фактор - разломы. Новизна предлагаемого подхода состоит в количественном анализе у систем разломов таких базовых интегральных характеристик фрактальной геометрии и теории информации, как фрактальная размерность и информационная энтропия. В последние 10-15 лет фрактальная размерность широко используется в разломной тектонике как мера самоподобия разломных систем. В отдельных случаях она нашла применение при решении более сложных задач, связанных с оценкой степени деформации горных пород, прогнозом сульфидной рудоносности и тектоническим районированием. Информационная энтропия пока не нашла широкого применения в тектонических исследованиях. Известны лишь частные примеры ее использования для прогноза землетрясений, оценки устойчивости массивов, типизации золоторудных месторождений и прогноза алмазоносности кимберлитов по геохимическим данным. Именно фрактально-энтропийный анализ разрывных нарушений в пределах кимберлитовых полей положен в основу предложенной технологии прогноза пространственной локализации алмазоносных кимберлитовых тел. Отправной рабочей идеей создания технологии послужили представления о том, что потенциально благоприятными каналами для подъема кимберлитовых флюидизированных масс являются наиболее нарушенные участки зон разломов, имеющих особое геометрическое устройство разрывных систем, обеспечивающее им способность испытывать состояния самоорганизации с периодическим образованием разрывных диссипативных структур в тектонически активные периоды. Как правило, такие участки имеют высокие значения фрактальной размерности и информационной энтропии.

В предлагаемом решении использованы и макрохарактеристики литосферы, отражающие, по мнению некоторых исследователей, тектонофизические особенности формирования кимберлитовых трубок Такими характеристиками являются пространственные взаимоотношения разломов в пределах кимберлитовых полей. Корреляция характеристик известных кимберлитовых полей и алмазоносных районов с элементами разрывной тектоники использована в предлагаемом решении в качестве исходного условия для аналитического поискового исследования перспективных районов со схожими структурами разрывной тектоники.

Метод аналитического исследования базируется на принципах фрактальной геометрии с применением данных, полученных в полевых условиях. Математическая обработка данных - вычисление для данного массива фрактальной размерности Б.Мандельброта и информационной энтропии К.Шеннона позволяет получить математические характеристики исследуемой системы разломов в пределах кимберлитового района, провести сравнение полученных расчетных данных с эталонными участками известных месторождения алмаза и на этой основе сделать выводы о перспективности того или иного исследуемого локального участка на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел.

Фрактал и методика расчета фрактальной размерности.

Согласно определению фрактал - это некоторое множество с нецелочисленной размерностью, в котором частное, в каком-то смысле, подобно общему. Важным свойством фракталов является их иерархичность, т.е. способность повторяться в разных масштабах пространства и времени, что в современной литературе принято называть самоподобием или скейлингом. С геометрической точки зрения фрактальная размерность является показателем того, насколько плотно конкретные линии заполняют плоскость или пространство. Так, фрактальная размерность прямой линии равна единице, а закрашенный квадрат имеет размерность два. Следовательно, сеть разрывных нарушений имеет размерность больше единицы, но меньше двух.

В нашем случае при построениях каждый отдельно взятый разлом или его прямолинейный участок представлялся двумя парами чисел - координатами начала и конца. Расчет проводился по общей методике - методом подсчета квадратов. Выбранное окно (квадрат) расчета представлялось в виде массива с разбиением от 2×2 до 1024×1024 «пикселей», при этом последовательность разбиения на каждом шаге увеличивалась в 2 раза. При каждом разбиении велся подсчет нарушенных и ненарушенных «пикселей». Нарушенным считался «пиксель», если в него попадало разрывное нарушение. Окно, в котором определялась фрактальная размерность, заданным шагом проходило по всей площади.

Алгоритмы вычисления фрактальной размерности опираются на соотношение:

log N ( ε ) = log c d log ε                                                                      ( 3 )

где с - константа, N(ε) - число квадратов со стороной ε, необходимых для покрытия фрактала, d - размерность фрактала.

График зависимости logN(ε) от logε - прямая с угловым коэффициентом d. Для определения неизвестных параметров си необходимо оценить N(ε) для нескольких значений ε. Если использовать клетки только двух размеров ε1 и ε2, то неизвестные c и d можно определить из системы уравнений:

log N ( ε 1 ) = log c d log ε 1                                                                  ( 4 )

log N ( ε 2 ) = log c d log ε 2                                                                  ( 5 )

Тем не менее, с учетом того, что величины N(ε) могут быть найдены лишь приближенно, имеет смысл оценить N(ε) для большего числа различных значений ε. В этом случае мы получим переопределенную систему уравнений (число уравнений больше числа неизвестных), которая, скорее всего, не будет иметь точного решения. Стандартный прием в подобной ситуации заключается в том, чтобы найти значения logc и d, минимизирующие сумму квадратов отклонений.

Приближение по методу наименьших квадратов. Рассмотрим задачу обинтерполяции точек ( ξ i , η i ) , i=1,…,n прямой линией. Положим y i = b + m ξ i . Прямая y=b+mx называется наилучшим приближением к η(ξ) по методу наименьших квадратов, если сумма квадратов отклонений y i η i минимальна. Иначе говоря, мы ищем значения b и m, при которых функция:

E = i = 1 n ( y i η i ) 2 = i = 1 n ( b + m ξ i η i ) 2                                                   ( 6 )

достигает минимума. Значения этих параметров найдутся решением системы уравнений:

E b = 0 , E m = 0                                                                                    ( 7 )

Информационная энтропия и методика ее расчета. В общем смысле информационная энтропия является мерой неопределенности информации о состоянии эволюционирующей системы (с вероятностью рс), относящейся к статистическому распределению, и изменяется от нуля до некоторого однозначно не определенного максимума. Она обращается в нуль, когда одна из рс равна единице, а все остальные равны нулю. В этом случае результат эксперимента может быть предсказан точно и неопределенность в информации отсутствует. И наоборот, информационная энтропия принимает максимальное значение, когда вероятность всех состояний одинакова. Этот предельный случай обладает максимальной неопределенностью и содержит минимальное количество информации о результатах эксперимента.

Зоны разломов имеют неоднородное внутреннее строение, проявляющееся в чередовании, как по простиранию, так и вкрест простирания участков с разной степенью нарушенности горных пород системами разрывов. Традиционно степень нарушенности оценивают через густоту или плотность разрывных нарушений. По отношению к ним информационная энтропия, в совокупности с вышеотмеченной фрактальной размерностью, является более информативным параметром, поскольку отражает не только насыщенность анализируемой площади разрывными нарушениями, но и характер пространственного распределения.

Информационная энтропия (Sinf) рассчитывается по уравнению:

S inf = 1 n p i × lg p i                                                                                         ( 8 )

где pi - вероятность, определяемая из отношения суммарной длины разломов в окне (Σli) к их суммарной длине в общей выборке данных в пределах направления (SL), n - количество заданных интервалов направлений.

Расчет информационной энтропии производился в следующей последовательности. Вычисляется суммарная длина всех разломов заданной площади. Обозначим ее за L. Далее вычисляются суммы длин разломов, имеющих направление от 180° до 120°, от 120° до 60° и от 60° до 0° (в последнем случае “0” не включен). Обозначим их соответственно L 180 , L 120 и L 60 . То же самое проделаем для разломов заданного окна расчета, и обозначим суммы длин как l 180 , l 120 , l 60 .

Теперь вычислим информационную энтропию по следующей формуле:

S inf = ( l 180 L ln ( l 180 L 180 ) + l 120 L ln ( l 120 L 120 ) + l 60 L ln ( l 60 L 60 ) )                                       ( 9 )

На основе сравнительного анализа делается вывод о необходимости уточнения положения отдельных кимберлитовых тел, уточнение производят с использованием тектонофизических и геофизических методов.

Таким образом использование предлагаемого способа позволяет значительно сократить затраты на начальных этапах поиска алмазоносных районов, кимберлитовых полей и кимберлитовых трубок за счет использования ранее сформированной информационной базы и неиспользования трудоемких, энергоемких и высокозатратных способов поиска и разведки алмазов. Кроме того, уточнение и оценка кимберлитовых тел проводится на следующих этапах, после математической обработки данных и сравнительного анализа, целенаправленно, на локальных выделенных территориях, что значительно снижает затраты и повышает точность прогноза и оценки кимберлитовых трубок.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области, выявленными в процессе патентного поиска, показывает следующее.

Известен способ поиска площадей развития кимберлитов, включающий отбор проб осадочных пород, выделение из них шлиховых проб, отбор из них минералов-индикаторов хромовой ассоциации глубинных вулканитов, определение степени их механического износа и выделение по полученным данным площадей развития кимберлитов, в котором дополнительно из пробы осадочной породы выделяют глинистую фракцию, определяют в шлиховой пробе и глинистой фракции наличие смектанита, а площади развития кимберлитов оконтуривают по совпадению ореолов смектанита и ореолов, создаваемых не менее чем одним механически изношенным зерном любого из минералов-индикаторов хромовой ассоциации глубинных вулканитов, при этом, отбор проб может быть проведен по уплотненной сети на участках сочленения положительных и отрицательных морфоструктур III-IV порядка (патент РФ №2062493, G01V 9/00, 1996 г., [6]).

Известен способ поисков кимберлитовых структур геохимическими методами, заключающийся в выявлении закономерностей расположении химических элементов зоны накопления кимберлитовой конвективной колонны, в котором используются не только результаты поисков по потокам рассеяния, а результаты всех видов литохимического опробования, по которым среди элементов, ассоциирующихся с кимберлитовыми структурами, выделяются и выносятся на карту те, которые имеют кларк концентрации больше 10, и по совпадению их с границами кластеров на трафаретах устанавливается наличие кимберлитовых структур (патент РФ №2117319, G01V 9/00, 1996 г., [7]).

Основной недостаток известных решений [6, 7] - необходимость выбора места отбора проб. Данные способы трудоемки, требуют значительных аппаратурно-реагентных затрат, а получение такими методами достоверной необходимой информации весьма проблематично, так как концентрации определяемых в геохимических пробах элементов и соединений могут быть и случайными флуктуациями, не связанными с кимберлитовыми алмазоносными месторождениями.

Известен способ обнаружения очагов землетрясений, при котором осуществляют регистрацию собственного излучения подстилающей поверхности, преобразуют зарегистрированную функцию электрического сигнала в цифровые матрицы m×n отсчетов зависимости амплитуды 1 (х, у) от пространственных координат, выделяют методами пространственного дифференцирования контуры на изображении, в котором собственное излучение регистрируют в двух взаимно ортогональных по поляризации плоскостях, формируют результирующую матрицу изображения из попиксельных отношений амплитуд сигнала в двух взаимно ортогональных по поляризации каналах приема, выделяют контуры на результирующем изображении, вычисляют функцию фрактальной размерности изображения внутри выделенных контуров, фиксируют очаг землетрясения при совпадении фрактальной размерности участка текущего контура с эталонным либо при отклонении на величину не более пороговой (патент РФ №2181495, G01V 9/00, 2002 г., [8]).

Известен способ обнаружения очагов землетрясений, при котором получают изображение подстилающей поверхности в виде цифровой матрицы сигнала яркости I (х, у) от пространственных координат, выделяют методами пространственного дифференцирования контуры на изображении, вычисляют функцию фрактальной размерности сигнала изображения внутри выделенных контуров, в котором съемку проводят в фиолетово-синем участке отраженного от земной поверхности солнечного света, программной обработкой сигнала внутри выделенных контуров вычисляют градиентное поле направлений линеаментов, формируют рисунок направлений линеаментов внутри контуров и по геометрии контура, узору рисунка азимутов направлений линеаментов, фрактальной размерности изображения внутри контура судят о принадлежности выявленной аномалии к пространству очага землетрясения (патент РФ №2209452, G01V 9/00, 2003 г., [9]).

Известен способ предсказания землетрясений, при котором осуществляют регистрацию собственного излучения подстилающей поверхности в виде зависимости амплитуды сигнала А (х, у) от пространственных координат, методами пространственного дифференцирования выделяют контуры на изображениях, проводят фрактальный анализ фрагментов изображений внутри выделенных контуров, в котором собственное излучение принимают антенной с линейной поляризацией по двум разнесенным по диапазону частот каналам приема, формируют синтезированную матрицу изображения из попиксельных отношений амплитуд сигналов этих каналов, контур очага выделяют на синтезированном изображении, вычисляют азимуты линеаментов поля градиентов изображения внутри контура очага и их среднюю сумму, рассчитывают по серии получаемых изображений период То (ч) изменения средней суммы азимутов, прогнозируют время удара (ty), отсчитываемое от начала периодических изменений средней суммы азимутов, и его магнитуду (М) по регрессионным зависимостям

ty4,7 To,

М110/То 2 (патент РФ №2208239, G01V 9/00, 2003 г., [10]).

В известных решениях использованы методы обработки результатов с использованием функций фрактальной размерности сигналов изображений внутри выделенных контуров, и по результатам вычислений и сравнительного анализа делают выводы о принадлежности выявленной аномалии к пространству очага землетрясения. Основной недостаток известных решений - получение первичной информации изображений поверхности по собственному излучению подстилающей поверхности. Во-первых, необходимо использование космических аппаратов, во-вторых, полученная таким способом информация может быть недостаточно достоверной как из-за внешних атмосферных помех, так и помех, возникающих в самой подстилающей поверхности. Значительные затраты и малая достоверность результатов - очень серьезные препятствия по использованию данных технологий.

В результате сравнительного анализа не выявлено технических решений, которые характеризовались бы аналогичными с предлагаемым решением признаками, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ поиска алмазоносных районов и кимберлитовых полей осуществляется следующим образом.

Примеры реализации предлагаемого способа.

Для тестирования прогнозной технологии были проведены фрактальный и энтропийный анализы сети разрывных нарушений чехла и фундамента Мало-Ботуобинского и Средне-Мархинского кимберлитовых районов на предмет выявления связи этих параметров пространственной локализацией алмазоносных кимберлитовых тел. Расчет фрактальной размерности и информационной энтропии осуществлялся по компьютерным программам.

Мало-Ботуобинский кимберлитовый район

Для осадочного чехла Мало-Ботуобинского кимберлитового района была по комплексу данных построена схема разломов и выполнены расчеты их фрактальной размерности и информационной энтропии. Результаты представлены на рисунке (фиг.1).

Максимальными значениями этих параметров отражаются субмеридиональные разломы Вилюйско-Мархинской зоны, но не все, а только Западный, Параллельный и Буордахский. Элементы разломов зон других направлений не проявлены или носят подчиненный характер.

Мирнинское кимберлитовое поле выделяется сближенными локальными аномалиями повышенных значений расчетных величин, а на оставшейся территории района уровень значений близок к фоновому. В пределах области повышенных значений фрактальной размерности и информационной энтропии расположены кимберлитовые тела и основная масса туфовых трубок района.

Участок Западного разлома, на котором находятся кимберлитовые тела, характеризуется высокими значениями фрактальной размерности (>1,12) и информационной энтропии (>0,04), отражающими однородность сети разрывных нарушений на этом отрезке основного разлома. Аномальная область характеризует нарушения западного борта грабена, соприкасаясь своей краевой частью с дайкой, проходящей в его центральной части. Несколько менее выразительный вид имеет участок Параллельного разлома в местах внедрения в осадочный чехол кимберлитовых трубок Мир и Дачная, но абсолютные значения фрактальной размерности и информационной энтропии сохраняются на высоком уровне (фиг.1, 2). Аномальная область и здесь тяготеет к западной стороне грабена, так же, как и кимберлитовые тела. В зоне Буордахского разлома повышенными значениями расчетных показателей обладает участок в верховьях реки Елёнг, где в результате поисковых работ отмечены находки обломков кимберлита и минералы-спутники алмаза хорошей сохранности. Участки зон рудоконтролирующих разломов, в местах внедрения кимберлитовых тел, характеризуются дискретными максимумами разрывов, что находит отражение в повышенных значениях показателя фрактальной размерности и информационной энтропии. Все кимберлитовые тела Мирнинского кимберлитового поля, за исключением трубки 23-го съезда КПСС, тяготеют к западным бортам грабенов, связанных с основными разломами Вилюйско-Мархинской зоны - Западным, Параллельным, Центральным, Восточным и Буордахским. Приведенные данные позволяют предполагать, что активными являлись западные наиболее нарушенные борта разломов, где и расположены кимберлитовые тела. Анализируя расположение кимберлитовых тел Мирнинского поля, можно констатировать, что поле состоит из двух кустов, которые контролируются разрывными нарушениями внутренней структуры зон Западного и Параллельного разломов, образующими участки повышенной степени нарушенности (деструктивные поля). Контуры этих участков, вероятно, являются границей кустов кимберлитовых тел. Это обстоятельство позволяет определить их как прогнозный критерий и целенаправленно выделять площади первичного опоискования в пределах предполагаемых кимберлитовых полей на стадии среднемасштабного прогноза. Такими площадями являются три участка с высокими значениями фрактальной размерности и информационной энтропии, расположеннве в северной, северо-западной и западной частях Мало-Ботуобинского кимберлитового района (фиг.1, 2).

Средне-Мархинский кимберлитовый район

Для Средне-Мархинского кимберлитового района по комплексу данных была построена карта разломов и выполнены расчеты фрактальной размерности и информационной энтропии. Количественные значения фрактальной размерности изменяются от 1,00 до 1,14 (фиг.3). По максимальным значениям выделены предполагаемые осевые части Накынского и Лиендокитского глубинных разломов. Кимберлитовые трубки Накынского поля расположены в локальной аномалии с высоким показателем фрактальной размерности - 1,14, между двумя предполагаемыми глубинными разломами (фиг.3). При этом они тяготеют к ветви Лиендокитского разлома, локализуясь на площади с повышенной густотой разрывных нарушений, что является признаком деструктивного поля. Аналогичная аномалия с высокими показателями фрактальной размерности находится в верховьях рек Накын, Куочангда, что дает основание для прогноза нахождения здесь нового куста кимберлитовых тел. Находки алмазов, известные в аллювии рек Накын и Хання, северо-восточнее известных кимберлитовых тел, могут быть связаны с коренными источниками на выделенной площади, так как гипсометрически она находится выше.

Расчет информационной энтропии (фиг.4) показал некоторое отличие в структуре распределения повышенных значений энтропии от аналогичных показателей фрактальной размерности. Более четко выглядит зона Накынского глубинного разлома, отождествляемого с дайкой Накынского разлома. Аномальный участок в верховьях реки Накын, выделенный по высоким значениям фрактальной размерности, характеризуется величиной информационной энтропии порядка 0,04 и меньшими пространственными размерами. Та же величина информационной энтропии характерна для мест расположения кимберлитовых тел.

Суммируя изложенное выше, можно констатировать, что кусты кимберлитовых тел Мирнинского и Накынского полей локализуются в пределах наиболее нарушенных участков Вилюйско-Мархинской зоны, имеющих повышенные значения фрактальной размерности и информационной энтропии. В этом плане два указанных параметра могут служить количественными критериями прогноза пространственной локализации кимберлитовых тел.

Использование предлагаемого способа позволяет значительно сократить затраты на начальных этапах поиска алмазоносных районов, кимберлитовых полей и кимберлитовых трубок за счет использования ранее сформированной информационной базы и отказа от использования трудоемких, энергоемких и высокозатратных способов поиска и разведки алмазов. Кроме того, оценка и уточнение перспективности поисковой площади алмазоносных кимберлитовых тел проводится на следующих этапах, после математической обработки данных и сравнительного анализа, целенаправленно, на локальных выделенных территориях, что значительно снижает затраты и повышает точность прогноза и оценки кимберлитовых трубок.

ИНФОРМАЦИЯ

1. Патент РФ №1276110, G01V 9/00, 1994 г.

2. Патент РФ №1596953, G01V 9/00, 1995 г.

3. Патент РФ №2242028, G01V 3/12, 2004 г.

4. Патент РФ №2249835, G01V 3/12, 2005 г.

5. Патент РФ №2260821, G01V 9/00, 2005 г.

6. Патент РФ №2062493, G01V 9/00, 1996 г.

7. Патент РФ №2117319, G01V 9/00, 1996 г.

8. Патент РФ №2181495, G01V 9/00, 2002 г.

9. Патент РФ №2209452, G01V 9/00, 2003 г.

10. Патент РФ №2208239, G01V 9/00, 2003 г.

1. Способ оценки перспективности поисковой площади на обнаружение алмазоносных кимберлитовых тел в пределах алмазоносных районов, включающий выделение участков, аналогичных контурам известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей, перенос структурных построений для каждого из выделенных участков известных кимберлитовых полей на локальные перспективные площади с последующей корреляцией этих структур с элементами разрывной тектоники и современной гидросети и последующей оценкой перспективности поисковой площади, отличающийся тем, что на основе комплекса геологических, тектонофизических, геофизических, геоморфологических и других данных строят карту разломов алмазоносного района разбивают всю площадь алмазоносного района на равновеликие квадратные субплощадки (окна), для каждой субплощадки производят расчет фрактальной размерности (D) и информационной энтропии (S) по компьютерным программам, в основе которых лежат базовые алгоритмы Б. Мандельбротта и К. Шеннона:
D = lg N i / lg r i , ( 1 )
S = p i lg p i ( 2 )
соответственно,
где Ni - число разрушенных пикселов;
ri - размер системы в единицах размера пикселов, используемых при i-й итерации;
pi - вероятность,
по совокупности полученных расчетных данных строят схемы распределения значений фрактальной размерности и информационной энтропии в изолиниях с нанесением на них всех известных месторождений алмаза, а оценку перспективности поисковой площади производят путем сравнения полученных по этим площадям данных с прогнозными эталонными для данного кимберлитового района значениями D и S, которые характерны для известных месторождений алмаза, и по результатам выделяют и оконтуривают по эталонным значениям D и S локальные участки, аналогичные участкам известных месторождений, как перспективные на обнаружение в их пределах тел алмазоносных кимберлитов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уточнение положения отдельных кимберлитовых тел в пределах перспективных участков производят по результатам дополнительных локальных тектонофизических и геофизических исследований.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. .

Изобретение относится к методам поисков и разведки месторождений алмазов и может быть использовано при проведении поиска площадей алмазоносных туффизитов. .

Изобретение относится к способам наблюдения за тектоническими процессами в земной коре и может быть использовано для снижения их опасности. .

Изобретение относится к области геофизики, а также к области физики космических лучей и может быть использовано при контроле объемно-напряженного состояния среды (ОНС) в сейсмоопасной области и прогнозе сильных землетрясений.

Изобретение относится к газогеохимическим способам разведки полезных ископаемых и может быть использовано для выявления перспективных нефтегазоносных объектов и зон улучшенной трещинной проницаемости геологического разреза в пределах акватории.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. .

Изобретение относится к области геохимии и может быть использовано для поисков нефти и газа. .

Изобретение относится к области нефтяной геологии и может быть использовано для поиска газовых залежей. .

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для долгосрочного и среднесрочного прогноза сильнейших землетрясений. .
Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для защиты промышленных и бытовых объектов от землетрясения. .

Изобретение относится к области изучения геофизических свойств морского дна. Сущность: устройство содержит опускаемый на дно контейнер (1) с исследовательской аппаратурой, снабженный средствами гидроакустической связи (2), радиосвязи (3) и навигации. Контейнер (1) с исследовательской аппаратурой соединен с вершиной конусообразной газонепроницаемой гибкой (пленочной) оболочки (5), нижняя кромка которой закреплена на балластном металлическом кольце (6), имеющем балластный груз асимметрии (7). Вершина конуса гибкой оболочки (5) соединена с контейнером (1) посредством размыкателя оболочки (4). Размыкатель оболочки (4) имеет герметизируемое отверстие для доступа газа из верхней части конусной оболочки (5) во внутрь контейнера (1) при работе устройства на дне, препятствующее проникновению воды внутрь контейнера (1) при его всплытии. Технический результат: повышение точности результатов исследований. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования землетрясений. Сущность: посредством группы фотометров, разнесенных в пространстве, измеряют оптическую плотность атмосферы. Измерения осуществляют в спектральных участках с длиной волны 340, 380, 440, 500, 675, 870, 1020 нм. Выявляют динамику изменения разности средневзвешенной длины волны текущего солнечного спектра и эталонного солнечного спектра. С учетом выявленной динамики определяют место, время и магнитуду возможного сейсмического удара. Технический результат: создание оперативного, ресурсоемкого и достоверного способа прогнозирования землетрясений. 7 ил.

Изобретение относится к нефтяной геологии и может быть использовано при поиске углеводородных залежей. Сущность: посредством многоразовых сорберов-сборщиков, расположенных в почвенных отверстиях глубиной порядка 0,5 м, осуществляют сорбцию углеводородных газов. Причем сорберы-сборщики в местах поднятий предполагаемых продуктивных пластов располагают по плотной сетке с расстоянием 250-400 м между ними, а за пределами поднятий - по редкой сетке с расстоянием 500-800 м между ними. Проводят анализ проб с точностью до 1 пикограмма, выделяя не менее 150 углеводородных соединений. Сопоставляют результаты анализа с эталонными данными. Интерпретируют данные в алгоритме системы обучения и картопостроения с помощью анализа главных компонентов, дискриминантного анализа и иерархического кластерного анализа. По обученным критериям моделируют залежь. Технический результат: повышение точности результатов поиска. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области глубинного структурного картирования поднятий, перспективных на нефть и газ. Сущность: проводят сейсмические измерения МОГТ на площади, перспективной в нефтегазоносном отношении. Выполняют обработку и структурную интерпретацию сейсмических данных, получая структурные карты целевых отражающих горизонтов. При этом на базе структурных карт дополнительно производят построение двумерных сеток целевых отражающих горизонтов. По полученным двумерным сеткам целевых отражающих горизонтов, используя метод тренд-анализа, производят построение двумерных сеток региональной составляющей для каждого отражающего горизонта. Вычисляют локальную составляющую. По ячейкам двумерной сетки локальной составляющей локализуют подготавливаемые структуры для каждого целевого отражающего горизонта при одновременном выполнения двух условий: первое - когда локальная составляющая больше нуля, и второе - когда нулевая изолиния замыкается. Устанавливают сумму локальной составляющей для всех целевых отражающих горизонтов. При этом локальная структура считается подготовленной по всем целевым отражающим горизонтам при значении суммы локальной составляющей больше нуля. Для выделенных локализованных структур по каждому отражающему горизонту рассчитывают амплитуду локальной структуры и площадь локальной структуры. Причем приоритет по степени готовности подготовленной структуры для поисково-разведочного бурения на нефть и газ определяется по величине значений амплитуды и площади локальной структуры, а именно: чем выше указанные значения локальной структуры, тем выше перспективность поисково-разведочного бурения на нефть и газ. Технический результат: повышение геологической информативности геофизических исследований, локализация и ранжирование подготовленных структур по перспективности при подготовке к поисково-разведочному бурению. 5 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для сейсмической разведки районов, покрытых водой. Система содержит приемники 1.i (i=1, 2, …, n) колебаний атмосферного давления (микробарографы), схему 2 сравнения, систему 3 оповещения, блок 4 памяти, первый 5 и второй 6 корреляторы, первый 3.1 и второй 3.2 преобразователи аналог-код, первый 3.3 и второй 3.4 ключи, формирователь 3.6 модулирующего кода, задающий генератор 3.6, фазовый манипулятор 3.7, усилитель 3.8 мощности, передающую антенну 3.0, перемножители 5.1 и 6.1, фильтры 5.2 и 6.2 нижних частот, экстремальные регуляторы 5.3 и 6.3, регулируемые линии задержки 5.4 и 6.4. Пункт контроля 7 содержит приемную антенну 7.1, усилитель 7.2 высокой частоты, гетеродин 7.3, смеситель 7.4, усилитель 7.5 промежуточной частоты, первый 7.6, второй 7.7, третий 7.11 и четвертый 7.12 перемножители, первый 7.8 и второй 7.13 узкополосные фильтры, первый 7.9 и второй 7.14 фильтры нижних частот, блок 7.11 регистрации и анализа, первый 7.15 и второй 7.16 фазоинверторы. Технический результат: повышение помехоустойчивости и достоверности приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией путем ослабления узкополосных помех. 3 ил.

Использование: изобретение относится к области сейсмологии и предназначено при изучении прогноза землетрясений. Сущность: исследования проводятся на территории измерительного полигона, например городской агломерации или важного хозяйственного объекта, определяют M - магнитуду и t - время землетрясения известными мониторинговыми наблюдениями с аппаратурой, размещаемой в пределах территории измерительного полигона. Мониторинговые наблюдения на измерительном полигоне осуществляют сетью сейсмологической аппаратуры из не менее 4, предпочтительнее 10-14, трехкомпонентных регистраторов сейсмических колебаний, размещаемых друг от друга на заданных расстояниях в пределах измерительного полигона, и одновременно аппаратурой для слежения за изменением уровня воды в одной гидрогеологической скважине, причем уровень воды в гидрогеологической скважине должен реагировать на лунно-солнечные приливы. По сейсмическим записям от источника сейсмических волн - далеких землетрясений (на расстояниях более 2°) устанавливают магнитуду будущего землетрясения, а по реакции водоносного горизонта в гидрогеологической скважине на влияние лунно-солнечных приливов устанавливают временное окно среднесрочного прогноза, начало краткосрочного прогноза и определяют время наступления землетрясений. Время начала временного окна среднесрочного прогноза землетрясения определяют по времени t1 - начала прекращения реакции водоносного горизонта на влияние лунно-солнечного прилива, а время начала краткосрочного прогноза землетрясения t2 устанавливают исходя из времени возобновления реакции водоносного горизонта на влияние лунно-солнечного прилива. Момент наступления землетрясения t0 относительно t1 определяют по зависимости t0 ={[(t2-t1)+1]+(1+/-1)}, где время t0, t1 и t2 определяют в сутках. Технический результат: определение магнитуды и времени землетрясения с точностью (+/-) 1 сутки для территории измерительного полигона. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам комплексного определения металлогенической специализации базит-гипербазитовых расслоенных массивов архейских кристаллических щитов и может быть использовано для раздельного прогноза и поиска промышленных объектов платинометалльного и медно-никелевого горнорудного сырья. Сущность: устанавливают связь генезиса расслоенного массива с геодинамической обстановкой рифтогенеза. Отбирают пробы, анализируют их и определяют вещественный и минералогический состав петрографических разновидностей горных пород по разрезу массива. Выделяют участки наиболее контрастного строения расслоенности и границ магматических серий. Определяют концентрацию изотопов U, Pb, Sm, Nd в минералах и породах анализируемых проб. Рассчитывают абсолютные возраста разновидностей горных пород, общую длительность формирования расслоенного массива и величину изотопного индикатора горных пород массива. Сравнивают полученные данные с индикаторными значениями возрастов и длительности формирования расслоенного массива, а также величин изотопного индикатора. Делают вывод о перспективности тестируемого расслоенного массива на платино-палладиевую или медно-никелевую металлогеническую специализацию. Дополнительно на основе данных геофизических исследований с учетом состава глубинно-коровых ксенолитов и возраста деплетированной мантии оценивают строение нижней коры и верхней мантии на наличие в основании коры гранулит-базитового слоя. Этот слой создает благоприятные условия для предварительного концентрирования металлов платиновой группы и характеризуется скоростью продольных волн на границе перехода от коры к мантии Vp=7,7-7,1 км/с. Далее определяют режим развития рифтогенеза по признаку окраинного или континентального типа. При этом формирование базит-гипербазитового массива на начальной стадии континентального рифтогенеза свидетельствует о платино-палладиевой металлогенической специализации, а на завершающих стадиях рифтогенеза окраинного типа - о медно-никелевой металлогенической специализации. Рассчитывают длительность формирования расслоенного массива с дифференциацией на рудные и безрудные магматические стадии. Определяют возрастные интервалы формирования рудной минерализации платино-палладиевой или медно-никелевой металлогенической специализации. Сравнивают полученные данные с индикаторными значениями длительности формирования массива с учетом того, что для платино-палладиевой рудной минерализации с попутно извлекаемыми Ni, Cu, Au, Со, Rh индикаторные значения длительности формирования оцениваются в 2530-2420 млн. лет, при этом магматические рудоносные фазы на Балтийском щите имеют возраст 2490±10 млн. лет, 2470±10 млн. лет, 2450±10 млн. лет, а для массива с медно-никелевым оруденением с попутно извлекаемыми Со, S, MПГ, Se, Те индикаторные значения длительности формирования находятся в интервале 2200-1980 млн. лет с основной рудной фазой, имеющей возраст 1980±3 млн. лет. Вывод о перспективности тестируемого базит-гипербазитового массива на платино-палладиевую или медно-никелевую металлогеническую специализацию делают с учетом локализации оруденения контактового типа в нижней по разрезу серии, оруденения риф-типа - на границе серий-мегациклов со сменой химического состава магм, а оруденения офсетного типа - в тектонических нарушениях в толще вмещающих пород. Технический результат: повышение эффективности и снижение ресурсоемкости определения металлогенической специализации расслоенных массивов базит-гипербазитов на ранних стадиях геологического изучения недр. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способам поиска залежей нефти и газа и может быть использовано для обнаружения углеводородного сырья в породах фундамента. Сущность: в антиклинальные поднятия (купола) известных залежей углеводородов бурят новые скважины, вскрывающие нижележащие породы фундамента, или углубляют существующие скважины. Фиксируют глубины (участки) наибольшего поглощения бурового раствора и вызывают приток. По результатам гидродинамических и физико-химических исследований определяют продуктивность, гидродинамические свойства исследуемых участков (пластов) и содержащихся в них углеводородов. Технический результат: уменьшение объемов бурения, установление новых перспективных на углеводородное сырье участков. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования места и тренда (увеличения или уменьшения) сейсмической опасности. Сущность: осуществляют мониторинг ситуации, по крайней мере, в одной зоне ожидаемого сейсмического события, принадлежащей исследуемому сейсмоактивному региону. Формируют в сейсмоактивном регионе наблюдательную сеть из «n» пунктов, разнесенных друг от друга. Одновременно и непрерывно измеряют контролируемый параметр, характеризующий процессы в Земной коре, во всех пунктах наблюдательной сети. Определяют область с повышенной сейсмической активностью по результатам сравнения измеренного контролируемого параметра с пороговым значением, определяемым на основе статистического анализа значений контролируемого параметра для предыдущих сейсмических событий в сейсмоактивном регионе. При этом измерение контролируемого параметра на всех «n» пунктах наблюдательной сети осуществляют с постоянным и одинаковым для всех станций шагом дискретизации по времени Δt и регистрируют его в виде электрического сигнала. Формируют для исследуемого сейсмоактивного региона регулярную сеть, причем каждому из узлов сети принадлежит прилегающая к нему зона исследуемого сейсмоактивного региона. Выбирают временное окно, осуществляют обработку электрических сигналов, полученных от указанных «n» пунктов. На основе указанных сигналов вычисляют одновременно во всех пунктах измерения для каждого узла регулярной сетки в указанном временном окне медианы нормализованной энтропии шума по некоторому числу изменений контролируемого параметра. На основе полученных результатов строят матрицу значений медиан нормализованной энтропии, соответствующих указанному текущему временному окну. Визуализируют данную матрицу как карту, при этом область с повышенной сейсмической активностью определяют как совокупность зон, прилегающих к узлам регулярной сети, для которых нормализованная энтропия превышает пороговое значение. Технический результат: повышение точности предсказания зоны предстоящего землетрясения, возможность оценки тренда увеличения или уменьшения сейсмической опасности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам количественной оценки природных процессов и может быть использовано для определения массового расхода водяного пара на вулканах. Сущность: на видимом участке парового шлейфа вулкана измеряют его поперечное сечение, скорость потока и температуру. В окружающем воздухе измеряют влажность, температуру и атмосферное давление. По измеренным величинам рассчитывают недосыщенность воздуха при температуре парового шлейфа. Используя значения недосыщенности воздуха, рассчитывают массовый расход водяного пара. Технический результат: снижение трудозатрат при определении массового расхода водяного пара на вулканах.
Наверх