и кристалография „Акад. Иван Костов” към БАН, София, 2005 г.
.jpg)
Резултати от литохимични снимки за търсене на полезни изкопаеми в Западно Средногорие, Кюстендилско Краище, Източни Родопи и Западен Балкан
И. Маринова, О. Витов
Централна лаборатория по минералогия и кристалография, БАН, 1113 София; e-mail: Мarinova@clmc.bas.bg
| В настоящата работа се привеждат резултатите и методичните процедури при обработката на данни от разномащабни литохимични снимки от няколко региона: Западно Средногорие; Кюстендилско Краище и Източни Родопи, както и методика за избор и оценка на мрежи на опробване на примера на Говежденското златорудно поле в Западния Балкан (фиг. 1). | 1 - Западно Средногорие; 2 - Западен Балкан; 3 - Кюстендилско Краище; 4 - Източни Родопи. |
|
Западно Средногорие
Регионът в Западно Средногорие се намира между селата Боснек, Горна Диканя и Дрен, Радомирско (фиг. 1) с площ около 165 km2, покрита с литохимична снимка в М 1:25 000 през 1995-1997 г. Литохимичните данни представляват 5658 проби от подхумусния хоризонт на почвите, взети по мрежа 250х100 m, с ориентировка на профилите С-Ю и анализирани с полуколичествен емисионен спектрален анализ за 13 елемента (Ni, Co, Cu, Ba, Mo, Sn, W, As, Sb, Pb, Zn, Bi, Ag) и с химико-спектрален анализ за Au.
Построяване на аномалното геохимично поле
Аномалиите са отделени от фона чрез прилагане на закона на Соловов (1985), според който над „тънко" рудно тяло вторичният ореол на разсейване показва максимално съдържание на рудния елемент, като встрани от него съдържанията намаляват по експоненциален закон (Маринова, Витов, 1996). Описаната процудура е реализирана с програма за съхранение и обработка на данни MAPVGO, внедрена през 1990 г. в „Софгеопроучване" (разработка на Витов). Така полученото аномално поле за всеки анализиран елемент поотделно показа, че пространственото разпределение на някои от тях е сходно, което позволи да се направи геохимично райониране.
Геохимично райониране
То е извършено чрез групиране на елементите въз основа на линейния коефицент на корелация на Пирсън (Девис, 1977). Установени са три двойки елементи с най-високи коефиценти на корелация: Au-Bi (0.59), Pb-Zn (0.48) и Ni-Co (0.47). Като основа за крайното групиране на елементите послужи класификацията на химичните елементи на Ферсман (Барабанов, 1985): базифилни елементи Ni, Co, Cu, Zn; асидофилни елементи - W, Mo, Ba, Sn и хидрофилни елементи - As, Sb, Ag, Au, Bi (Маринова, Витов, 1996). Цинкът е свързан едновременно и с базифилните и с хидрофилните елементи, но в случая е отнесен към първите поради пространстве ната близост на аномалиите му с тези на Ni и Cu. По аналогична причина Sn е отнесен към асидофилните елементи - пространствена близост с W (фиг. 2a).
Фиг. 2. Резултати от литохимичната снимка в Западно Средногорие: а) граф на очаквани линейни връзки между анализираните елементи при коефицент на корелация над 0.14, включително (1), и отделените геохимични групи (2); б) карта на комплексните геохимични аномалии по групова принадлежност и отделените геохимични площи; в) кръгова диаграма по средни съдържания на химичните елементи от трите геохимични площи, нормирани към средните им съдържания в цялата площ: 1 площ A, 2 площ B, 3 площ C, 4 A+B+C; г) аналогично на в, но по стандартно отклонение (Маринова, Витов, 1996; Marinova, Vitov, 1997).
Обособяването на групи елементи позволи да бъдат съставени карти на комплексните геохимични аномалии на трите групи елементи, което доведе до отделяне на три площи с различна геохимична специализация (Маринова, Витов, 1996; Marinova, Vitov, 1997): северна площ (А) - на асидофилни елементи, южна (B) на базифилни елементи и централна площ (C) със смесване на трите групи елементи и максимална изява на хидрофилните елементи (фиг. 2б). Статистическата значимост на направеното геохимично райониране е проверено и потвърдено с прилагане на непараметрични и параметрични критерии при критична област по-малка от 0.01 (Маринова, Витов, 1996). То се илюстрира ясно и от кръгови диаграми (фиг. 2в, г) (Marinova, Vitov, 1997).
Геохимични прогнози за търсене на полезни изкопаеми
Построяването на картата на комплексните геохимични аномалии и отнасянето на 14-те елемента към средните показатели на цялата площ позволи да бъдат направени прогнози за конкретни полезни изкопаеми, каквито до момента не са търсени. Северната част се очерта като перспективна за търсене на минерализации на W и Mo, южната за минерализаци на Ni и Co, а централната част е перспективна за Au-Ag-полиметални орудявания.
Изчисляване на прогнозни ресурси от злато по геохимични данни
Определянето на предполагаемите ресурси от метал по геохимични данни, съгласно Инструкция... (1983), се основава на емпирично установената зависимост между количеството метал във вторичния ореол на разсейване и рудното тяло. Тя изисква предварителна информация, с каквато не винаги се разполага в началния етап на търсене (налична е само за добре изучени еталонни находища). Поради това за региона Боснек - Горна Диканя - Дрен е предложен нов, бърз начин за изчисляване на прогнозни ресурси от Au (Marinova, Vitov, 1998). Въведено е понятието геохимичен потенциал q, който представлява количеството метал [t] в площта на литохимичната снимка, интерполирано към дълбочина, определена по геоложки данни, до която се счита, че орудяването не изклинва. Геохимичният потенциал се изчислява по формулата:
където a, b разстояние между профили и пикети съответно [m]; h дълбочина на прогнозата [m]; g плътност на елувиално-делувиалните отложения [t/m3]; n брой проби; Ci съдържание на Au в i-та проба [ppm].
Установено бе, че разпределението на съдържанията на Au се описва удовлетворително с Поасонов модел, поради което прогнозните ресурси от Au Q [t] могат да се изчислят като част от геохимичния потенциал над определен борт z [ppm] при определено средно съдържание
При обработката на данните от литохимичната снимка се установи и тенденция за равенство между средното аритметично съдържание на Au ( Пространствени периодичности в разпределението на златото по геохимични данни Извършеното геохимично райониране в региона Боснек - Горна Диканя - Дрен изяви натрупване на златото в ивици с определени посоки (фиг. 3а) - СЗ и СИ (Маринова, Витов, 1996). За изследване на тази закономерност е направено моделиране по двойни редове на Фурие (Девис, 1977; Vitov, Marinova, 2001). То показа, че 36 % от златото в остатъчните вторични ореоли на разсейване в региона са съсредоточени в ивица с посока 150°: Долна Диканя - Горна Диканя - вр. Буката (фиг. 3г). Тази ивица е с ширина около 10 km, дължина над 19 km (продължава извън опробваната площ) и съвпада: с голям крипторазлом, отделен от Хайдутов (1991), с колизионна граница между континентална кора от север и океанска от юг (Marinova, Vitov, 1997), и с южната граница на горнокредния магматизъм (Байрактаров, устно съобщение). По тази ивица се наблюдават ондулации с посока 30°, които се повтарят през около 3 km. Други 37 % Au са подредени в различно ориентирани ивици с нисък интензитет. Останалите 27 % Au са подредени в С-Ю профилни аномалии, резултат от неудовлетворителното качество на химико-спектралния анализ. |
Фиг. 3. Разпределение на златото в Западно Средногорие: a) вторични ореоли на разсейване на златото; б, в, г Фурие-модел, б) - пълен Фурие-модел, в) сравнение между модела и данните (непрекъсната линия) и нормално Гаусово разпределение на остатъците (прекъсната линия); г) разпределение на 36 % от златото - описва се от вълни с индекси (2,2) и (4,4) (Vitov, Marinova, 2001).
|
[ppm]:
.
Кюстендилско Краище
След 1958 г. в региона на Кюстендилско Краище са извършени множество литохимични снимки по вторични ореоли на разсейване. За обобщението им е изготвена карта на геохимичната изученост на региона, таблица с данни за извършените литохимични работи и литохимична карта по показателите „площ" и „контраст" на геохимичните аномалии (Витов, 1995). Получената адитивна карта (Pb+Zn+Cu) е обработена със софтуер за бързо Фурие-преобразувание и моделиране на изображения, при което се получи представителен модел на геохимичното поле: нормално разпределение на остатъците от разликата между модел и данни; отбелязване на всички известни находища и проявления на полезни изкопаеми с изявени аномалии; съвпадение на литохимичните аномалии с минерални аномалии от шлихоминераложката карта на района. Едновременно с това в образа на геохимичното поле (фиг. 4) се изяви мрежа от ивици на набогатяване, съвпадаща с елементи от тектонския строеж на района навлаци и отседи, както и неизвестни до момента перспективи за търсене на полезни изкопаеми по СИ-я ръб на Осоговския гранит и в района на Влахина планина (Витов, Ямаков, 1996).
Детайлните геохимични изследвания в района на Каменишкото понижение, Кюстендилско (Витов, 1999а) показа изобилие от аномалии на Pb, Zn, Cu, B, Be и други елементи, съсредоточени в три площи западните склонове на Лисец планина, поречието на р. Бистрица и източните склонове на хълмовете в средата на понижението (фиг. 5). По-късните изследвания (Витов, 1999б, 2000) показаха, че аномалиите по склоновете на Лисец планина съвпадат с известни рудопроявления и геофизични аномалии - указание, че те са перспективни за търсене на коренни находища. Аномалиите в долината на р. Бистрица са хидрохимични и минераложки замърсявания от рудодобива в изворните части на реката (рудник Руен), докато аномалиите на As, Be, Pb, Cd и др. в източните склонове на хълмовете в котловината са еолични замърсявания от дефлацията на хвостохрани лищата при Гюешево.
Фиг. 4. Геохимичен Фурие-модел по Pb+Zn+Cu (градации на сиво) и данни от шлиховото опробване на региона, западно от р. Струма, Кюстендилско: 1 - HgS; 2 - минерали на Pb, Zn и Cu; 3 - минерали на W и Mo; 4-8 - находища и проявления на полезни изкопаеми: 4 на Sb-Hg; 5 разсипи на Au; 6 на Fe-Cu; 7 на Pb-Zn-Cu; 8 на W-Mo (Витов, Ямаков, 1996). |
Фиг. 5. Геохимична карта на значимите в статистически смисъл геохимични аномалии на Pb (1-9) и категоризиране на замърсеността с Pb на околната среда в Каменишкото понижение, Кюстендилско (Витов, 2000). |
Източни Родопи
Проведените литохимични снимки в М 1:50 000, съпътстващи геоложкото картиране в М 1:25 000, изявиха редица контрастни аномалии на Au, Ag, As и др. (Саров и др., 1994; Йорданов и др., 1995 непубликувани данни), които послужиха като основа на детайлизира нето им в по-едри мащаби. За изясняване параметрите на златоносността в района на с. Ленско, Ивайловградско е проведена литохимична снимка в М 1:10 000 на площ от 3 km2. Опробван е подхумусният хоризонт на почви върху мрамори по мрежа 100х25 m с азимут 90° (Цветков и др., 1999 непубликувани данни; Маринова, 1999а; Marinova et al., 2003). Взетите 1279 бр. проби са анализирани само за Au. Установени са няколко златни аномалии с размери около 200х200 m, разполагащи се между и върху рудоносните зони „Пелевунски чалове" №№ 1 и 2 (фиг. 6). Изчислени са геохимични ресурси по Соловов (1985) от 12.5 t Au за дълбочина 100 m, при коефициент на остатъчна продуктивност 1.03±1.6, ерозионен срез z=0.2 и поправка за очаквано малко златно находище. Картираните стари минни изработки (рупи) са използувани за насочване на канавните работи, по резултатите от които са оконтурени запаси от 20 t Au в 4 геоложки блока. В района на с. Камилски дол, участък Язовира, Ивайловградско (Петров и др., 1998 - непубликувани данни) върху площ от 4 km2 е проведена литохимична снимка в М 1:10 000 по мрежа 100х25 m, ориентировка на профилите С-Ю с 1700 броя проби, анализирани за 13 елемента, включително за Au (Маринова, 1999). В площта са засебени три тектонски единици с различен скален състав, разположени суперпозиционно, които показаха различна геохимична специализация Костилковски паравтохтон, Камилдолски алохтон и Ламбухски алохтон (Йорданов и др., 1995 непубли кувани данни). По диагонал (ЮИ-СЗ) скалите от трите комплекса са разсечени от северновергентния Каитски разсед със следи от хидротермална дейност (фиг. 7). Съставените моноелементни карти показаха висококонтрастни вторични ореоли на разсейване на Au, Ag, As, Ni и W. Останалите елементи (Mo, Sn, Bi, Pb, Zn, Cu, Co, Ba) са с нисък контраст на аномалното геохимично поле. Във всички проби Sb е със съдържания под чувствителността на спектралния анализ. |
Фиг. 6. Вторични ореоли на разсейване на златото в рудопроявление Ленско (1) с местата на проведени канавни работи (2) и на картирани древни минни изработки (3) (Marinova et al., 2003). |
Фиг. 7. Вторични ореоли на разсейване на златото в уч. Язовира, Камилски дол (Маринова, 1999б): 1 - тектонски единици (І - Костилковски параавтохтон, ІІ - Камилдолски алохтон, ІІІ - Ламбухски алохтон); 2 - навлак; 3 - възсед; 4 - разлом (а - установен; б - предполагаем). Геоложка основа по Йорданов и др., 1995 непубликувани данни; Петров и др., 1998 непубликувани данни.
| Вторичните ореоли на разсейване на Ni и Co са привързани определено към алтернацията от шисти и амфиболити на Камилдоския алохтон, при което Ni образува значителни по размери аномалии, докато аномалиите на Co са малки и слабоконтрастни. Вторичните ореоли на W, Mo, Bi и Sn са висококон трастни, но с малки размери. Най-много са аномалиите на W и те ясно се разполагат в близост до Каитския разлом. Вероятно вторичните ореоли на W, Mo, Bi и Sn са свързани със скали, представители на нетипични калциеви скарни, образувани под въздействието на хидротермални флуиди (Велинов и др. 1987 непубликувани данни). Вторичните ореоли на Au, Ag и As също са разположени в близост до Каитския разлом. Докато As и Ag са представени с малки и слабоконтрастни аномалии, Au формира ивица от контрастни и сравнително големи аномалии с посока ЗСЗ и ширина около 1.2 km (фиг. 7). Изчислената рангова корелация по Спирман, показа, че Au не корелира с останалите елементи, което насочва към търсене на собствено златно орудяване (фиг. 8). Изчислените ресурси от злато по геохимични данни от 5 t до 100 m дълбочина показват очакване за малко златно находище в участък Язовира. |
Фиг. 8. Рангова корелация по Спирман между съдържанията на елементите в пробите от литохимичната снимка в уч. Язовира, Камилски дол. |
Избор на оптимална мрежа на опробване
За избор на оптимална мрежа на опробване е необходимо различни мрежи на опробване да се сравнят по подбрани количествени показатели и да се избере най-добрата измежду тях. За тази цел са въведени четири показателя на мрежите на опробване: чувствителност, избирателност, представителност и икономичност (Vitov, Marinova, 2003).
Като пример за оценка на свойствата на различни мрежи на опробване е извършена сравнителна оценка на две мрежи на опробване: мрежа 500х100 m, предложена от МОСВ през 2002 г. за Западния Балкан, и мрежа 250х250 m, широко прилагана от поделенията на бившия Комитет по геология, но почти изключена от практиката през последните 10 години. Тази задача е решена чрез симулиране по метода „Монте Карло" на кръгови и удължени аномалии със случайна посока, съответстващи на малки златни находища (запаси 1 t Au), и със статистически анализ на резултатите. Изследването показа (фиг. 9), че ако се провежда литохимична снимка по вторични ореоли на разсейване в Говежденското златорудно поле, където находищата са жили с различна посока, по мрежа 500х100 m и ориентировка на профилите С-Ю, ще бъдат пропуснати жилите в редица находища. По данни на Калайджиев и др. (1989) рудното поле включва жилните находища Говежда, Яворов преслап, Сребърна, Черешовица, Стругарица и меднопорфирното Стокина чука. В находище Говежда са участъците Милев дол и Куманов дол (10-30°, по-рядко 160-180°). Находищата Яворов преслап и Сребърна са жили с посока 90-130°, Стругарица - с посока около 170°, Черешовица - със субекваториална посока. Извършеното симулиране на удължени златни аномалии показа, че субмеридиона лните жилни находища Говежда и Стругарица ще бъдат пропуснати при мрежа 500х100 m, азимут на профилите С-Ю (фиг. 9). Субекваториалните Яворов преслап, Сребърна и Черешовица могат да бъдат открити с достоверен брой точки (над 4), но с твърде неудовлет ворителна вероятност за откриване (до 58 %) и съответно висока вероятност за пропуск (фиг. 9). При друг азимут на профилите пропуските ще бъдат различни, но също значителни при тази мрежа на опробване.
Фиг. 9. Кръгова диаграма на вероятността за откриване и за пропуск на елипсовидни аномалии с размери 1200х300 m с различен брой точки при промяна посоката на аномалиите от 0 до 360° със стъпка 5°. Аномалиите са симулирани по метода „Монте Карло". Радиусът на диаграмата е пропорционален на вероятността. Сиво полета на вероятни пропуски на аномалии; начупени линии промяна на вероятността за откриване на аномалии с различна посока с различен брой аномални точки. Броят на симулиранитеаномалии е 7 200 (Vitov, Marinova, 2004).
В общия случай на малки, удължени по форма златни аномалии с променлива посока мрежата 500х100 m има чувствителност 94 %, избирателност 0.48, представи телност 0 и икономичност 0.05 km2/проба. При същите условия мрежата на опробване 250х250 m има максимални чувствителност (100 %) и избирателност (1), представителност 0.71 и икономичност 0.0625 km2/проба.
Този резултат сочи, че при предварителното търсене на малки златни находища с променлива или неясна посока на вторичните ореоли на разсейване по-ефективна е квадратната мрежа. Правоъгълната мрежа е оправдано да се използва в следващите етапи на детайлизация на отделни вторични ореоли на разсейване при изяснена морфология и ориентировка на аномалиите. Той също показа, че е необходимо да се ревизират извършените златометрични снимки в страната и да се оцени потенциала от пропуснати златни аномалии.
Заключение
1. В процеса на обработката на литохимични данни за Au се изявиха неизвестни закономерности в разпределението му тенденция за равенство между средното аритметично съдържание и стандартното отклонение; постоянство на средната стойност от квадратите на съдържанията за дадена аномалия; симетрично разположение на аномалии; Поасонов вид на разпределенията на съдържанията на Au за дадена територия. Тези резултати пораждат необходимост от поправка на изчисляваните ресурси от Au с поправъчен коефициент по-голям от 1, с отчитане на дисперсията от лаборатор ния анализ и природната дисперсия на Au.
2. Приложеното Фурие-моделиране на литохимич ните данни доведе до резултати, имащи геоложки смисъл, и се очерта като ефективна процедура при прогнозирането на находища на полезни изкопаеми.
3. Обработката на данни от Кюстендилско Краище показа ефективност на литохимичната снимка и при оценка на замърсеността на даден регион с тежки метали, и подялбата на замърсителите по вид природни геохимични аномалии и антропогенни замърсявания на почвите.
4. Получените резултати сочат, че едромащабната литохимична снимка е достатъчно ефективно средство за оценка на рудоносността местоположение на орудяването и очаквани ресурси, както и за насочване на търсещи работи.
5. Показано е, че ефективното търсене на по-малки находища изисква внимателен избор на мрежа на опробване, отчитаща формата, размерите и посоката на очакваните геохимични аномалии, съобразени с геоложката обстановка. Предложена е методика за сравнение, оценка и избор на оптимална мрежа на опробване.
Литература
Барабанов, В. Ф. 1985. Геохимия , Л., Недра, 423 с.
Витов, О. 1988. За понятието „геохимична аномалия" в статисти чески смисъл и приложението му в практиката. - В: Сб. „Геологическите науки и минерално-суровинната база", октомври 27-30, НТС, С., с. 4.
Витов, О. 1995. Обобщение на данните от геохимичните опробвания и изследвания на региона западно от река Струма, Кюстендилско. - В: Сб. „Минерално-суровинната база на Кюстендилския регион - състояние и перспективи" , май 26-27, НТС, Кюстендил, 14-16.
Витов, О., В. Ямаков. 1996. Фурие-модел и обобщение на извършените геохимични работи в Кюстендилско. - Геол. и мин. ресурси , 4, 25-29.
Витов, О. 1999а. Геохимични особености на почвите в обсега на трансевропейския коридор № 8 в участък Дервена-Раненци, Кюстендилско. - В: „Сборник на Съюза за защита на природата" , 4, 27-40.
Витов, О. 1999б. Геохимично райониране и прогнози за търсене на оловни орудявания в Каменишкото понижение, Кюстендилско. - В: Сб. „Металогения на България" , ноември 23-24, НМ „Земята и хората", С., 18-19.
Витов, О. 2000. Литохимични ореоли на разсейване на оловото в Каменишкото понижение, Кюстендилско. - Минно дело и геология , 10, 16-20.
Витов, О., И. Маринова. 2003. Избор на мрежа на опробване за търсене на малки златни находища в Западния Балкан, СЗ България. - Минно дело и геология , 10, 35-40.
Девис, Дж. 1977. Статистика и анализ геологических данных, М., Мир, 572 с.
Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений . 1983. М., Недра, 191 с.
Калайджиев, С., С. Стоянов, Ц. Цветков, И. Стоянов. 1989. Нови данни за разпределението на хидротермалните минерализации в Говежденското рудно поле. - В: Геология и полезни изкопаеми на Северозападна България , Техника, С., 108-114.
Маринова, И. 1999а. Пространствени закономерности в разпреде лението на златото в участък Ленско, Ивайловградско по геохимични данни. - В: Сб. „Металогения на България" , НМ „Земята и хората", С., 67-70.
Маринова, И. 1999б. Модел на аномалното геохимично поле в участък Камилски дол - ЮЮЗ, Ивайловградско. - В: Сб. „Половин век системно и кондиционно геоложко картиране в България" , НТС, С., 61-65.
Маринова, И., О. Витов. 1996. Геохимично райониране и прогнози за търсене на полезни изкопаеми в района Боснек - Горна Диканя - Дрен, Радомирско (Западно Средногорие). Сп. БГД, 3, 21-29.
Маринова, И, О. Витов. 1998. Статистически модел на разпреде ление на съдържанията на златото във вторични ореоли на разсейване. - Геол. и мин. ресурси , 4, 35-38.
Соловов, А. 1985. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых , М. Недра, 294 с.
Хайдутов, И. 1991. Произход и еволюция на докамбрийския Балкано -Карпатски офиолитов сегмент , С., Изд. БАН, 180 с.
Marinova, I., A. Tzetkov, O. Malinov, I. Kalinova. 2003. Geology and gold mineralizations of Lensko and Bely dol occurences, Eastern Rdopopes, SE Bulgaria. - In: Proc. „UNIVERSITARIA ROPET 2003", October 16-18, Petrosani, Rom., 33-38.
Marinova, I., O. Vitov. 1997. Geochemical evidence for the existence of collisional boundary in the Bosnek - Gorna Dikanya - Dren area, West Srednogorie. - Compt. rend. Acad. bulg. Sci., 50, 2, 59-62.
Marinova, I., O.Vitov. 1998. Geochemical Prognoses in Prospecting for Gold Based on Secondary Dispersion Aureoles (on the Example of Bosnek - Gorna Dikanya - Dren Area, Radomir District). - Geol. and min. resources, 1, 16-21.
Vitov, O., I. Marinova. 2001. Periodicity of gold concenttrations from secondary dispersion aureoles in the Western Srednogorie. - Compt. rend. Acad. bulg. Sci., 54, 5, 53-58.
Vitov, O., I. Marinova. 2003. On the characteristics of grid-based sampling frameworks for soil geochemical surveys. - In: Proc. Ann. Sci. Conference „Geology 2003", December 11-12, NTS, Sofia, 83-86.
Vitov, O., I. Marinova. 2004. Sensitivity assessment of different grids for soil geochemical surveys using „Monte-Carlo" simulations. - Compt. rend. Acad. bulg. Sci, 57, 6, 89-94.