Юбилеен сборник 10 години Централна лаборатория по минералогия и кристалография „Акад. Иван Костов” към БАН, София, 2005 г. |
![]() |
Шлиховоминераложка карта на България О. Витов Централна лаборатория по минералогия и кристалография, БАН, 1113 София;
Историческите паметници сочат, че търсенето и добивът на метали в древността по нашите земи са се извършвали чрез шлихов метод, който се състои в хидравлично обогатяване на речни седименти или сдробени руди и отделяне на тежките минерали (И. Пеев, 1983). Документираната история на шлиховоминераложките картировки и търсенето на полезни изкопаеми започват през 1945 г. с шлихова картировка в М 1:25 000 на планината Люскан – Трънско, от геолога Станко Тонев, при която е установено наличие на цинабарит (тази карта не е запазена). На следващата година са опробвани с плитки шурфи склоновите отложения на перспективните площи и е установено първото в България цинабаритово проявление „Чашки”. Извършването на систематични шлиховоминераложки картировки на перспективни рудни райони (Маджарово, Мадан, Осогово) от руските геолози Третяков, Афанасьева и др., показва значимостта на метода в нашите условия за оконтурването на рудни полета, оценката на комплекса от полезни изкопаеми и търсенето на конкретни рудни тела. Обучени са специалисти за пробовземане и анализ на пробите. Методиката на опробване и изследване на пробите, както и съставянето на шлихови карти са съобразени с определен стандарт (Ициксон, 1953; Озеров, 1956; Кирязова, Илиев, 1972). Организирането и провеждането на геоложките картировки в М1:5000, М1:10 000, М1:25 000, М1:100 000 и търсенето на полезни изкопаеми са съпроводени с шлиховоминераложки картировки, за което е създадена и специализирана лаборатория за анализ на шлиховоминераложки проби. Множеството геоложки отряди са адаптирали по свой начин използвания от руските геолози стандарт, което довежда до трудности при съпоставянето на шлиховоминераложките карти. Натрупаната в Националния геофонд информация от шлиховоминераложките картирания е възможно най-пълната информация за разпределението на минералите в България, което е и мотив да се даде приоритет на проекта „Шлиховоминераложка карта на България” (Витов, 1995; съвместен проект между МОСВ и ЦЛМК-БАН), като елемент от проекта „Национална минераложка база данни”. За обобщение и формализиране на данните се наложи да бъде изработена специална методика за архивирането им с оглед създаването на машинни копия на оригиналните карти и на производни карти, имащи значение на: шлиховоминераложки прогнози за търсене на полезни изкопаеми, шлиховоминераложи районирания, оценки на замърсеността на околната среда с токсични и радиоактивни минерали, оценки и проектиране на шлихоминераложки картировки.
База данни За целите на изготвянето на Шлиховоминераложката карта на България са кодирани и оцифрени данни за 132 404 проби по единен стандарт в таблици (10 тома по 300 страници или 135 MВ архив) за: геоложки доклад, номер на проба, координати на мястото на вземане, следващ номер на проба по водотока, минерален състав с имена на минерали и концентрация в рангови стойности (фиг. 1). Върху паус са съставени 873 подробни геоморфоложки карти в М1:25 000 на вододелите и водосборите и са дигитализирани речните мрежи, изворите и ситуацията на 240 картни листа в М1:25 000 (долината на р. Струма и изворните части на р. Искър и р. Марица). Фиг. 1. Карта на шлиховоминераложката изученост на страната (Витов, 2001). Създадената компютърна база данни се състои от три модула:
Базата данни е отворена за допълнения с нови данни, редакции и реформатирания съобразно изискванията на използувания продукт – Microssoff Exel, Mapinfo и др. Работата с базата данни се осъществява в три режима:
Справочният и редакторският режими позволяват да се онагледи съдържанието на базата данни с текст, таблици и графики. Целта е да се информира потребителя еднозначно и пълно, след което да се изработи суббаза данни за неговите конкретни цели. В менюто са включени операции по отделяне на данни за определен регион, подбор на палитра от минерали, включване/изключване на специфични масиви от данни, преименуване на минерали, карта и анализ на изучеността, генериране на библиография от заглавия на първоизточници (фондови, публикувани, данни за находища), анализ на грешки (проби без минерали, дублирани проби, грешки в имена на минерали) и др. Аналитичната работа с данните включва оценка на честотата на срещане на минералите, определяне на необходимия и достатъчен брой проби, доверителния интервал на честотата на минералите, информационното значение на минералите и минералните асоциации, корелацията между тях, анализ на разпределението им, информационното значение на пробите и плътността на мрежата на опробване за даден регион и за цялата страна. Моделирането на данните се изразява в изготвяне на математически модел на разпределение на даден минерал, минерална асоциация или показател и последващ анализ на различията между модела и конкретните данни. Прилагат се линейни, експоненциални, периодични (Фурие - модели) и вероятностни модели (на Бернули и на Поасон). Синтезът на нови данни (прогнози) се извършва чрез обобщение на наличните данни и обособяване на области с аномални стойности на показателите – площни шлиховоминераложки аномалии по честота на срещане и определяне на вероятността за откриване на източниците на ореолите на механично разсейване, при което се указват и параметри на аномалията – местоположение, граници, площ, доверителна вероятност на прогнозата, очакван генетичен тип на рудообразувателния процес, очакван тип на вместващите скали и околорудните изменения, характер на хипергенните процеси. Проверката на хипотези се извършва съобразно данните: при неизвестни параметри на разпределенията - с непараметричните критерии на Колмогоров-Смирнов и критерия c 2 ; при известни параметри – с разпределение на Бернули или на Гаус при избрана критична област. Шлиховоминераложкото райониране (Витов, 1994) и изготвянето на шлиховоминераложки прогнозни карти (Витов, 1985; 1992) се извършва с приложни програми или с калкулаторни преизчисления и ръчно изчертаване на картите. В специален модул от програми са организирани процедурите по изготвянето на шлиховоминераложки карти в М1:100 000 (Витов, 1999). Модул от програмния пакет към базата данни е програма за количествени преизчисления на данни от лабораторен анализ на шлиховоминераложки проби (Бакалов, 1977; Бакалов, Витов, 1980; Витов, 1990; Витов, 1997).
Методика Основно предположение при обработката на данните е, че минералният състав на всяка проба е сечение на ореоли на механично разсейване на геоложки тела от водосборния район в точката на опробване. При изчертаване на водосборните райони на всички точки на опробване, по построение, те се разпадат на елементарни площи, наименовани подхранващи области на конкретните проби. По този начин, пробата е представителна извадка за минералогията на подхранващата област в точката на опробване и нейния минерален състав предопределя минераложката й перспективност за откриване на полезни изкопаеми от определен вид. Подхранващите области в повечето случаи са с площ от около 1 km2, което лимитира и минималния откриваем обект – механичен ореол на разсейване, геоложко тяло или рудно находище (фиг. 2 и 3). Фиг. 2. Детайлна шлиховоминераложка прогнозна карта за търсене на волфрам-молибденови орудявания в района Фиг. 3. Шлиховоминераложка прогнозна карта за търсене на волфрам-молибденови орудявания в региона западно от река Струма, Кюстендилско (първа и втора прогноза): 1 - подхранващи провинции (втора прогноза); 2 - подхранващи области (първа прогноза) на шлиховоминераложките проби, съдържащи минерали на W и Mo : 3 – шеелит, 4 – волфрамит, Приемайки за изходно предположение, че минералният състав на пробите е случайна комбинация от минерали от различни източници с различни количества, е построен теоретиковерятностен критерий за оценка на случаите на едновременно намиране (модел на Бернули и модел на Поасон). Резултат от това изследване е посочването на минерални асоциации, които се срещат твърде често, за да бъде това събитие случайно (минерали - корелати), както и случаи на твърде малък брой едновременни намирания (минерали - акорелати) при избрана критична област. Продължение на това изследване е оценката на информационното значение на минералния състав на пробите в смисъла на Шенън (по Юшкин, 1977), с което се определят минерални асоциации от рядко срещащи се минерали – индикатор за близост до коренен източник („афльоримент”), както и области с ниски стойности по този показател – области на „узряване” на шлиха (по Бергер, 1988), и перспектива за разсипни находища от злато, платина и др. Вероятностното описание на минералния състав на пробите позволи тяхното сравняване и оценка на близостта им, както и сравняване с еталонни минерални асоциации от определен генетичен тип (формация). Съвпадението с еталона или близостта му са указание за генетична принадлежност на търсеното находище и носят информация за процесите на ерозия и вида на вместващите скали. Продължение на това изследване е оценката на минералното разнообразие на шлиховоминераложките проби, което показа специфична форма на разпределение по показателя брой минерали/брой проби – разпределение на Парето, имащо смисъл на избирателно изследване на пробите. Показно е, че тези с богат минерален състав са изследвани по-внимателно, докато „бедните” на минерали са преглеждани по-небрежно. Това от своя страна е довело до силна асиметрия в диаграмата „информационно значение – брой проби” и в резултат - до обедняване на информационното значение на шлиховите проби. Всеки пропуснат минерал води до обедняване на това значение около три пъти. Резултат от вероятностното описание на състава на шлиховоминераложките проби е възможността за оценка на мрежата на опробване по показателите необходим и достатъчен брой проби, както и за определяне на доверителния интервал на честотата на срещане на минералите (по Вычев, 1964). За обобщение на данните в по-дребни мащаби бе изработена методика за оценка на разпределението на минералите по показателя изочестота. За целта изследваната територия се разделя на еднакви по размер квадрати и за всеки квадрат се преброяват броят проби и броят проби с дадения минерал. Отношението между тези стойности е честотата на срещане на минерала за конкретния квадрат и има смисъл на оценка на вероятността той да бъде открит в случайно взета проба. След отнасяне на честотите на срещане към центровете на квадратите, по метода на триъгълниците се построява изочестотна карта на разпределение на минерала (фиг. 4а), имаща значение на вероятност за откриване на минерала в определено място и прогноза за търсене на източника му (индикация, проявление, находище). Фиг. 4a. Шлиховоминераложка прогноза за търсене на волфрамови орудявания (шеелит) в България: Сравнението на отделените квадрати по състава на откритите в тях минерали с критерий на Колмогоров-Смирнов, при избрана критична област позволява да се отделят еднородни в шлиховоминераложко отношение площи, позволяващи разработването на металогенна прогноза. Тази подялба е чувствителна по отношение на избраната критична област и вариациите й показват етапи в еволюцията на минералогенезиса за определена територия. Вариант на този подход е сравнението на избрани с контур геоложки блокове и райони по разпределение на честотите на срещане на минералите. Изявените значими разлики по този показател са указание за металогенна специализация на всеки отделен блок. Поради грешки в опробването, промиването на пробите и техния анализ, както и при пропускане на минерали при изчертаването на шлиховоминераложките карти, тези изочестотни карти твърде често са фрагментирани и не описват добре минераложкото поле. За компенсиране на тези недостатъци е изработена процедура за възстановяване на пълния вид на картата (фиг. 4в) с помощта на двумерни Фурие-модели (по Девис, 1977). Конструирането им е съпроводено с оценка на разликите между модела и данните (коефициент на загуба на информация) и след корекция на параметрите - като същинска разлика. При представителност на модела, разликата има Гаусово разпределение (фиг. 4c). Фиг. 4b. Шлиховоминераложка прогноза за търсене на волфрамови орудявания (шеелит) в България: Фиг. 4c. Шлиховоминераложка прогноза за търсене на волфрамови орудявания (шеелит) в България: Разлагането на хармоники при Фурие-моделите е бързо сходяща редица по енергия на сигнала и визуализацията на изявените хармоники (фиг. 4d) показва привързаност на ивиците в разпределението на минералите към тектонски граници и зони, области на активизация и проява на магматична или хидротермална дейност. Тези продуктивни посоки, линии, зони и места на пресичането им съвпадат до голяма степен с известни структури на земната кора. По този начин е открита връзка между периодичности в разпределението на минералите на територията на България и периодичности в проява на тектонските структури. Фиг. 4d. Шлиховоминераложка прогноза за търсене на волфрамови орудявания (шеелит) в България:
Резултати Създадена е виртуална среда за съхранение и обработка на данни от шлиховоминераложките опробвания с възможности за преизчисления на данни от лабораторен анализ на проби, библиографски справки, справки за отделни минерали и посочени минерални асоциации, за цялата база данни, за отделен картен лист и отделен по контур регион, сравнение между проби и региони по минерален състав, оценка на изучеността и плътността на мрежата на опробване, шлиховоминераложко райониране и изготвяне на прогнозни шлиховоминераложки карти. Създадена е база данни с информация за 134 404 шлиховоминераложки проби (към 2004 г., табл.1 и 2) и част от графичния модул към нея – 870 геоморфоложки карти за вододели и водосбори на хартиен носител, както и 240 дигитализирани топографски основи – речна мрежа, извори и ситуация. Обработени са наличните данни за страната и е извършен анализ на минералното разнообразие (Витов, 2002) и шлиховоминераложката изученост (Витов, 2001). Изготвени са прогнози за търсене на злато (Витов, 2002) и калаени орудявания (Витов, 2002) в България. Обобщение на резултатите от работата е докладвано на конференция на НТС (Витов, 2003). Извършено е шлиховоминераложко райониране и са изготвени прогнози за търсене на полезни изкопаеми за Рило-Родопската област и Краището (Витов, 1999). Съставена е таблица за разпределението на шлиховите минерали на територията на България, която онагледява суровинния потенциал на страната. Изготвени са прогнозни карти за търсене на полезни изкопаеми (злато, руди на олово, цинк, мед, бисмут, антимон, живак, волфрам, молибден, калай, както и кианитови, баритови, флуоритови и други суровини), и карти за потенциалната опасност от замърсяване на околната среда (въздух, води, почви, строителни материали, прах) с токсични и радиоактивни емисии. За района западно от река Струма – Кюстендилско са направени оценки на шлиховоминераложката изученост, райониране и са разработени прогнози за търсене на полезни изкопаеми (Витов, 1997), за злато (Витов, 1990), за живачни (Витов, 1993, 2002), и волфрам-молибденови орудявания (Витов, 1994). Изработен е макет на шлиховоминераложка карта в М1:100 000 на картен лист Кюстендил (Витов, 1999) и е изготвена металогенна схема за разпределението на минералите от шлиховоминераложките проби в Кюстендилско (Димитров и др., 1996). Шлиховоминераложките прогнози за търсене на златни орудявания в Източни Родопи (Витов, 1997; Витов, Георгиев, 2004) конкретизираха особеностите в поведението на златото в региона, площите за търсене и спецификата на златоносните минерални асоциации. Районирането по данни от шлихоминераложките картировки (Витов, 1997; Georgiev, Vitov, 2004) и сравнението на тектонските блокове и райони по минерален състав на пробите дава възможност да бъдаат прогнозирани площи за търсене на волфрамови (фиг. 5), баритови, полиметални, златни, бисмутови и други орудявания. Тези резултати са детайлизирани за района на Момчилградската депресия (Георгиев, Витов, 2003; 2004). Извършена е оценка на състоянието на шлиховоминераложката изученост и очакваните последствия от въвеждането в експлоатация на каскадата „Горна Арда” и са изготвени препоръки за извършване на допълнителни опробвания и ревизии в М1:250 000 (по заявка на ръководството на БАН, 1999). Фиг. 5. Шлиховоминераложка прогноза (А - пълен Фурие – модел) за търсене на шеелитови орудявания в Източни Родопи (скала на сивото): 1 - неоген-кватернерни седименти; 2 - дайкови снопове и риолитови тела в тях от Белоречката и Централнородопската магмени групи; 3-кисели туфи на Златоустовската група (а) и Маджарожски латитов комплекс (в); Общо по проекта за периода 1995-2005 г. са публикувани 13 статии, изнесени са 10 доклада пред научни форуми и е защитена една дисертация. Създадената виртуална среда, базата данни и множеството приложни резултати убеждават за актуалността, предимствата и ефективността на най-стария минераложки метод за търсене на полезни изкопаеми, при металогенните построения и за оценка на замърсяванията на околната среда с вредни емисии. Това от своя страна обосновава необходимостта от довършване на графичния модул на базата данни и продължение на шлихоминераложката картировка на страната.
Литература Витов, О. 1994. Шлихоминераложка прогноза за търсене на волфрам-молибденови проявления в региона западно от река Струма, Кюстендилско. - Сп. БГД , 55, 3, 121-131. Витов, О. 1995. Шлихоминераложка карта на България (проект). - Геология и минерални ресурси , 4, 5-11. Витов, О. 1995. Шлихоминераложко райониране и прогнози за търсене на полезни изкопаеми в региона западно от река Струма – Кюстендилско. - В: Сб. резюмета „Минерално-суровинната база на Кюстендилския регион – състояние и перспективи” , май 26-27, НТС-Кюстендил, 10-13. Витов, О. 1995. Шлихоминераложко райониране, прогнози а търсене на полезни изкопаеми, оценка на изучеността на Източни Родопи. - В: Сб. резюмета „Металогения на България ІІ” , ноември 23-24, НТС-София, 19-23. Димитров, Р., Н. Вардев, О. Витов, В. Георгиев. 1996. Рудни формации в Осоговско – Милевския регион. - Сп. БГД , 57, 1, 35-46. Витов, О. 1996. Шлихоминераложка прогноза за търсене на златни орудявания в Източни Родопи. - В: Сб. резюмета „Благородните метали и техните находища в България” , 30 май - 1 юни, Асеновград, 15-18. Витов, О. 1997. Шлихоминераложка прогноза за търсене на златни орудявания в Източни Родопи. - Геология и минерални ресурси , 6-7, 42-46. Витов, О. 1997. Шлихоминераложко райониране и прогнози за търсене на полезни изкопаеми в региона западно от река Струма – Кюстендилско . - Автореферат на докторска дисертация. Витов, О. 1999. Шлихоминераложко райониране и прогнози за търсене на полезни изкопаеми в Рило-Родопска област и Краище. - В: Сб.резюмета „Металогения на България ІІІ” , ноември 23-24, НМЗХ-София, 15-18. Витов, О. 1999. Макет на шлихоминераложка карта в М 1:100 000 с приложение при решаване на металогенни и екологични проблеми. - В: Сб. резюмета „Металогения на България ІІІ” , ноември 23-24, НМЗХ-София, 19-21. Витов, О. 2001. Шлихоминераложка изученост на България. - Геология и минерални ресурси , 9, 19-22. Витов, О. 2002. Шлихоминераложка прогноза за търсене на златни орудявания в България. - Геология и минерални ресурси , 4, 41-44. Витов, О. 2002. Индикации за каситеритови орудявания в България. - Минно дело и геология , 3-4, 34-37. Витов, О. 2002. Шлихоминераложко райониране и прогнози за търсене на полезни изкопаеми в България. - В: Сб. „Минералните ресурси и човекът” , 17-19 септември, Варна, 2, 227-237. Витов, О. 2002. Шлихоминераложка прогноза за търсене на злато в България. - In: „Corporate finance management in mining industry” , October 7-11, Varna, GAIA EXPERT, ISBN 964-91224-1-7, 23-30. Витов, О. 2003. Обобщение на резултатите от шлихоминераложките опробвания и изследвания на България. - В: Сб. резюмета „Металогения на България ІV” , май 07-09, НМЗХ-София, 38-42. Витов, О., Вл. Георгиев. 2004. Своеобразности в поведението на златото в шлихоминераложките проби от Източни Родопи. - В: Сб. резюмета „Минерогенезис 2004” , януари 22-23, 26-27. Витов, О., Вл. Георгиев. 2004. Своеобразности в поведението на златото в шлихоминераложките проби от Източни Родопи. - Год. СУ „Св. Кл. Охридски”, 97, 1, (под печат). Георгиев, Вл., О. Витов. 2003. Шлихоминераложки особености на Момчилградската депресия и нейната рамка (Източни Родопи). - В: Сб. „Металогения на България ІV” , май 07-09, НМЗХ-София, 73-77. Георгиев, Вл., О. Витов. 2004. Момчилградската депресия (Шлиховоминераложко райониране). - Минно дело и геология , 5, 37-42. Георгиев, Вл., О. Витов. 2004. Момчилградската депресия (Шлиховоминераложка прогноза за търсене на полезни изкопаеми). - Минно дело и геология , 9, 35-38. Георгиев, Вл., О. Витов. 2005. Шлихоминераложка прогноза за търсене на полезни изкопеми в Източни Родопи. - Геология и минерални ресурси, 1, (под печат). Georgiev, V., O. Vitov. 2003. Heavy minerals concentrate – mineralogical zonation and prognoses in prospecting for mineral deposits in the Eastern Rhodopes. - In: Proc. „GEOLOGY 2003”, December 11-12, НТС, С., 40-42. Vitov, O., V.Georgiev, 2004. Comparison between the Eastern Rhodopes blocks by heavy minerals concentrates data. - In: Proc. „GEOLOGY 2004”, December 16-17, НТС, С., 97-99
|