ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2014, № 4, с. 39-47
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ, ПОЛУЧАЕМЫХ СРЕДСТВАМИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК В ДАЛДЫНО-АЛАКИТСКОМ РАЙОНЕ ЯКУТИИ
© 2014 г. В. Т. Ишмухаметова
Научный геоинформационный центр РАН, Москва E-mail: geoivt@mail.ru Поступила в редакцию 12.12.2013 г.
На основе изучения космических снимков Landsat в Далдыно-Алакитском районе Сибирской платформы предложен метод выявления алмазоносных кимберлитовых трубок на фоне вмещающих пород по яркостным характеристикам в диапазонах: 0.76—0.90; 1.55—1.75; 2.08—2.35 мкм. Предложена последовательность обработки материалов дистанционного зондирования, гравиметрических и магнитометрических данных для выявления кимберлитовых трубок "открытого" типа.
Ключевые слова: многозональная космическая съемка, кимберлитовая трубка, алмазоносность, гравиметрические и магнитометрические данные, поисковые признаки
Б01: 10.7868/8020596141404006Х
ВВЕДЕНИЕ
Дешифрирование материалов космических съемок находит широкое применение при прогнозно-поисковых работах на алмазы. При дешифрировании выделяются радиально-кольцевые структуры и зоны сближенных скрытых разломов фундамента трудно выявляемые традиционными геологическими методами (Ваганов, 2002). В ряде работ (Натапов и др., 1982; Тюленев, 1992; Фомин, 1992; Глуховский и др., 1993; Лопатин, 2001; Серокуров и др., 2001; Пуговкин, 2003; Щепин, 2009) приведены данные о благоприятных предпосылках и признаках локализации алмазоносных провинций, районов, полей, кустов и формах их проявления в дистанционных и геолого-геофизических материалах. В ряде случаев над кимберлитовыми полями наблюдаются изомет-ричные совмещающиеся в плане гравитационные и магнитные аномалии. В центральных частях аномалий отмечается снижение уровней как гравитационного, так и магнитного полей: амплитуда снижения уровня полей в средней части аномалии центрального типа составляет: в поле силы тяжести от 4 до 8 мГал, в магнитном поле от 80 до 150 нТл (Ваганов, 2000). В открытых районах задача локального прогноза и поисков кимберлитовых тел часто решается одним из профилирующих геофизических методов — магниторазведкой, предпосылками для применения гравиразведки при поисках кимберли-товых трубок является их пониженная плотность относительно вмещающих пород, хотя встречаются отдельные разновидности кимберлитов, несколько превышающие по плотности вмещающие породы. Известным на сегодняшний день трубкам взрыва соответствуют локальные магнитные аномалии, па-
раметры которых меняются в широких пределах (Программа проведения опытно-методических работ, 2012). Поиски перекрытых кимберлитовых трубок значительно усложняются за счет уменьшения интенсивности аномальных геофизических эффектов от кимберлитовых тел. Во вмещающих кимбер-литовые тела отложениях известно большое количество локальных объектов с магнитными и плот-ностными свойствами, близкими к таковым у кимберлитов. Поэтому для разбраковки многочисленных грави-магнитных аномалий трубочного типа необходимо комплексирование геофизики с методами, имеющими другую физическую природу.
Изложенное выше указывает на необходимость использования принципиально новых методов, дающих независимую оценку потенциальной алмазо-носности кустов кимберлитовых трубок. Появление в последние годы высокопроизводительной компьютерной техники и многофункционального программного обеспечения открывает качественно новые возможности реализации информационных технологий по применению многоспектральных космических изображений при решении прогнозно-поисковых задач за счет количественных методов комплексного анализа цифровых данных (Кирсанов, 2004).
При разработке комплекса методов дистанционного зондирования (ДЗ) при поисках алмазоносных кимберлитов в качестве эталонных объектов взяты Алакит-Мархинское и Далдынское кимберлитовые поля. Кимберлитовые трубки, датируемые девоном-ранним карбоном, прорывают карбонатные отложения нижнего палеозоя, которые полого погружаются в юго-западном на-
правлении. Кимберлиты Далдынского поля перекрыты маломощным (первые метры) чехлом кайнозойских отложений. Большая часть Алакит-Мархинского поля перекрыта терригенно-осадоч-ными отложениями карбона-перми и траппами раннего триаса. Мощность карбон-пермских отложений колеблется от первых метров до 60 м, траппов — от первых метров до 150 м (Подчасов, 2004).
Изучение яркостных характеристик кимбер-литовых трубок и вмещающих их пород предпринято с целью нахождения количественных критериев разбраковки кимберлитов различной степени алмазоносности в условиях "открытых" площадей. В соответствии с классификацией ОАО Акционерная компания "АЛРОСА" под "открытыми" понимаются площади, на которых перекрывающие осадочные образования отсутствуют или не превышают по мощности 3 м (Горев, 2005).
Для анализа результатов данных космической съемки использовались значения уровня спектральных яркостей в панхроматическом, видимом и ИК-диапазонах, полученные спутником Ьапё8а1 в спектральных каналах: 1 (0.45—0.52 мкм); 2 (0.52-0.60 мкм); 3 (0.63-0.69 мкм); 4 (0.760.90 мкм); 5 (1.55-1.75 мкм); 6 (10.40-12.5 мкм); 7 (2.08-2.35 мкм); 8 (0.52-0.92 мкм, панхром).
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для исследований особенностей распределения кимберлитовых тел в гравитационном и магнитном полях использовались гравиметрические (М 1 : 1000000) и магнитные (М 1 : 200000) карты. Для решения вопросов, связанных с распознаванием кимберлитовых тел на фоне вмещающих их пород и оценки потенциальной алмазоносности кимберлитов, предпринято исследование возможностей космической съемки в различных спектральных диапазонах на "открытых" участках Далдынского и Алакит-Мархинского полей.
Кроме отдельных эталонных трубок НИИГА, Геофизическая, Долгожданная, Ленинградская, Молодежная, Осенняя, Зимняя, Искорка, Коллективная, Светлая проведена обработка яркост-ных характеристик кустов трубок и участков, на которых по результатам проведения детальных геолого-съемочных работ кимберлитовых тел не выявлено, - это так называемые "пустые" площади. Пустые площади локализованы в поле развития отложений олдондинской (01о1) и морко-кинской (Сш3-01тг^) свит.
Все исследуемые площади сравнивались попарно на основе статистических критериев Фишера (/-критерий) и Стьюдента (¿-критерий) с целью определения значимости различий яркости в панхроме и семи спектральных диапазонах Ьапё8а1. Все расчеты проводились с уровнем значимости а = 0.01, что соответствует 99% доверительной вероятности правомочности полученных выводов (Бронштейн и др., 2010).
Первый вопрос, который предстояло решить, заключался в том, какую площадь следует рассматривать в качестве основы для идентификации с кимберлитовой трубкой. С учетом разрешающей способности используемых в настоящей работе космических снимков площадь одного пиксела в основных спектральных каналах соответствует 0.08 га. На основе изучения яркостных характеристик трубок и околотрубочного пространства установлено, что, если изучаемая площадь околотрубочного пространства превышает размеры самой трубки не более чем в 2-4 раза, то различия дисперсий и средних значений яркостей между ними являются незначимыми. Если исследуемая площадь превышает площадь ким-берлитового тела в 5 раз и более, то в сравниваемых выборках в ряде диапазонов появляются значимые различия как по так и по ¿-критерию. Это обстоятельство, вероятно, связано с тем, что внедрение кимберлитов приводит к возникновению око-лодиатремовых мульд проседания, брекчирова-нию пород нижнего палеозоя, в результате чего вокруг каждой диатремы образуется ореол трещи-новатости и повышенной проницаемости для вод, формирующих в этом ореоле зону метасоматиче-ских изменений вмещающих пород, которые выражаются в доломитизации последних, образовании прожилков сульфидов, кальцита, халцедона, участков интенсивной закарстованности, кавер-нозности, повышенной битуминозности и т.д. Ореол этих проявлений в 3-5 раз больше диаметра кимберлитовой диатремы (Подчасов, 2004). Поэтому кимберлитовое тело и вмещающие его мета-соматические породы приобретают близкие яр-костные характеристики. Таким образом, была проведена оптимизация размера, которая принимается в расчетах за площадь эталонной трубки, с учетом значимости различий по яркости в зависимости от площади считываемой информации.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты распределения кимберлитовых тел в магнитных и гравитационных полях представлены на рис. 1, 2. Как следует из этих рисунков, алмазоносные кимберлитовые трубки характеризуются диапазонами значений (-3)-(-5) милли-эрстед и (—10)—(—15) миллигал. Эти значения магнитного и гравитационного полей могут использоваться в качестве реперных для прогноза алмазоносных кимберлитов на перспективных площадях. В случае "перекрытых" трубок эти диапазоны составляют (-1)-(-4) миллиэрстед, (—10)—(—25) миллигал, что объясняется естественным влиянием перекрывающих пород.
На площади Алакит-Мархинского поля ^-49-ХУ1-067, 068) изучены трубка НИИГА, куст трубок НИИГА + Маршрутная, куст Радиогеодезическая + Талисман + Меньшикова и площади, на которых по результатам проведения детальных геолого-съемочных работ кимберлитовых тел не
Геотип "открытое" (площади развития терригенно-карбонатных пород нижнего палеозоя и верхнего протерозоя с маломощным элювиально-делювиальным покровом до 3 м)
Количество кимберлитовых трубок
Количество кимберлитовых трубок
1) Алмазоносные кимберлитовые трубки
+2 +1 0 -1 -2 -3
2) Неалмазоносные кимберлитовые трубки
12
тр. Моркока
Л
1
+2 +1
миллиэрстед
0 -1 -2 -3 -4 -5
миллиэрстед
Геотип "полуоткрытое" (площади, перекрытые терригенными осадками верхнего палеозоя и мезо-кайнозоя мощностью до 20 м)
Неалмазоносные кимберлитовые трубки
Количество кимберлитовых трубок
+2 +1
миллиэрстед
Геотип "перекрытое" (площади преимущественного развития пород трапповой формации, залегающих на перекрывающих кимберлиты терригенных отложениях)
1) Алмазоносные кимберлитовые трубки
Количество кимберлитовых трубок
"L
1
+2 +1 0 -1 -2 -3 -4 -5
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.