Применение геоинформационных технологий. Экологогеохимические атласы

Геохимические поиски предусматривают использование методов, основанных на исследовании закономерностей распределения химических элементов в литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере с целью обнаружения месторождений полезных ископаемых. Соответственно характеру вещества, исследуемому в геологопоисковых целях, различают литохимические, гидрохимические, атмохимические (газовые) и биогеохимические методы.

Местное среднее содержание химических элементов в горных породах, почвах, природных водах, в приземной атмосфере и растениях в удалении от месторождений характеризует т. н. геохимический фон (Сф), близкий к цифрам кларковэлементов. Вблизи залежей полезных ископаемых содержания химических элементов закономерно изменяются, образуя геохимические аномалии — признаки возможного нахождения промышленных месторождений. Эти аномалии представляют собой первичные и вторичные ореолы и потоки рассеяния вещества полезного ископаемого, возникающие в процессе образования месторождений или в результате последующей миграции химических элементов.

Геохимические ореолы месторождений значительно превышают размеры залежей и нередко приурочены к покрывающим породам, то есть расположены вблизи поверхности, что облегчает их обнаружение и в благоприятных условиях определяет высокую эффективность геохимических поисков. В отличие от промышленного содержания полезных компонентов в залежах, содержание тех же химических элементов в аномалиях часто лишь ничтожно отличается от местного фона, что требует для их обнаружения высокочувствительных методов.

Например, при геохимических поисках месторождений ртути анализ горных пород ведётся с чувствительностью 1·10-8%, золота - 1·10-8%, что соответственно в 10 млн и в 3 тыс. раз меньше содержания этих металлов в промышленных залежах. Критерием для выделения аномалий служит содержание химического элемента, зависящее от нормального или логнормального закона распределения фоновых содержаний.

Геохимические поиски проводятся систематическим определением содержаний химических элементов в пределах исследуемого района путём отбора проб по определённой поисковой сетке для последующего их анализа. В пробах определяют содержание химических элементов искомого полезного ископаемого — основных ценных компонентов залежи или их спутников.

Более прогрессивны поиски, не требующие отбора проб (воздушные и автомобильные методы) с непрерывной автоматической записью, или пешеходные с отсчётом показаний приборов в точках наблюдений. Такие приборы пока созданы для определения содержаний ограниченного числа химических элементов (например, радиометры, бериллометры).

Наиболее широко проводятся геохимические поиски рудных месторождений, важнейшее значение среди них имеет литохимическая съёмка, которая основана на массовом опробовании горных пород и продуктов их выветривания. С помощью этого метода открыты многие месторождения цветных, редких металлов и золота, в том числе находящиеся в скрытом залегании и недоступные для выявления обычными геологическими методами.

Гидрохимический метод основан на исследовании состава природных поверхностных и подземных вод путём получения сухого остатка, соосаждения или экстракции рудных элементов с последующим спектральным или химическим анализом. При поисках сульфидных месторождений индикаторами оруденения могут служить пониженные значения pH и высокие содержания в водах сульфат-иона (SO4). Поиски месторождений нефти и газа основаны на определении содержаний углеводородных газов в почвенном воздухе или в пробах горных пород.

Биогеохимический метод основан на исследовании химического состава растений, обычно путём их предварительного озоления и последующего спектрального анализа. Применение гидро- и биогеохимических методов целесообразно в условиях, неблагоприятных для проведения литохимических поисков.

В результате геохимических поисков составляются карты и графики содержаний элементов-индикаторов полезных ископаемых, по которым с учётом геологических и др. данных проводится интерпретация выявленных геохимических аномалий; среди них, как правило, только немногие отвечают промышленным месторождениям. Поэтому оценка геохимических аномалий требует тщательного анализа условий рассеяния и концентрации химических элементов на основе теоретических законов геохимии.

Возрастающее значение при обработке результатов геохимических поисков получают математические методы с использованием ЭВМ. Эффективность геохимических поисков обеспечивается их совместным проведением с геологическими и геофизическими исследованиями, в сочетании с проходкой горных выработок и буровых скважин.

Теоретические основы геохимических поисков были заложены в трудах В.И. Вернадского; впервые эти методы получили применение в СССР (Н.И. Сафронов, А.П. Соловов, В.А. Соколов).

Как известно, географические информационные системы (ГИС) представляют весьма эффективное средство сбора, передачи, хранения, анализа и передачи территориально распределенной информации. ГИС – человекомашинный комплекс, включающий электронно-счетные машины и средства автоматизированного и ручного ввода территориально привязанной информации, ее автоматизированного анализа и вывода в виде карт, графиков, текстов. Непременный и существенный компонент ГИС – электронные карты (базовая и специализированные), соединенные с атрибутивными базами данных, хранящими различные (непространственные) характеристики объектов, отраженных на карте.

Благодаря данному свойству возможен быстрый качественный и количественный геоинформационный анализ территории по различным ее "срезам" – природно-ландшафтному, социальному, демографическому, экологическому, экономическому и т.д.

В последние годы применение ГИС-технологий в геологических исследованиях приняло в России значительные масштабы. Геоинформационные и другие компьютерные системы используются в производственном режиме в процессе геологосъемочных работ, при обработке геофизических и геохимических данных, в ходе изучения месторождений, при проектировании и эксплуатации нефтегазовых коммуникаций, в экологических исследованиях. Актуальны вопросы широкого использования компьютерного анализа геологических, геохимических, геофизических, дистанционных данных с целью выполнения обоснованного геологического прогноза.

Ряд подобных систем уже разработан и применяется. В сегодняшней экономической ситуации актуальны также вопросы оперативного изменения кондиций и многовариантного подсчета запасов полезных ископаемых, что обусловливает необходимость автоматизации этого процесса.

Будет полезно почитать по теме: