Новые технологические решенияиспользования гиперспектральных данных для обнаружения гидротермально-метасоматических пород как индикаторов полезных ископаемых

Необходимость повышенияпрогнозно-поисковой эффективности региональных геологических работ с целью пополнения фонда перспективных объектовопределяет актуальность проведенияисследований
с использованием новых источников геологической информации, в том числе, гиперспектральных данныхдистанционного зондирования Земли (ДДЗ) новогопоколения.

Учитывая то, что рудныекомпоненты во многих типах месторождений составляют лишь незначительную долю общей массы,индикаторами
рудных тел являются околорудные изменения рудовмещающих пород (грейзенизация, скарнирование,
пропилитизация, березитизация, окварцевания, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация, сульфидизация и проч.), которыемогут быть диагностированы на материалах гиперспектральных съемок. Это позволяет прогнозировать распространение околорудных гидротермально-метасоматическихизменений пород, т.е. еще на предварительном этапе поисковых работ определять участкивероятной локализации оруденения. Поэтому основная задача исследований – идентификация зон гидротермально измененных пород как индикаторов залежей полезных ископаемых.

Обязательным элементом анализагиперспектральных снимков являетсяналичие спектральной библиотеки, которая представляет собой коллекцию спектров отражения различных минералов и горных пород, полученных в полевых условиях или в лаборатории.

Спектральные кривыенекоторых минералов (видимые и ИК каналы КС ASTER)

Спектральная кривая кварца (тепловые каналы КС ASTER)

Спектральные кривые некоторых минералов (видимые и ИК каналы КС ASTER)

Схема прогноза перспективных площадей, по данным спектрального анализа ГДО

Предварительная карта полезных ископаемых и закономерностей размещения (Кирьянов М.Ф.,
АО «Дальгеофизика», 2016)

На Многовершинной площади(лист N-54-XX), территория которой является составнойчастью Нижнеамурского золотоносного района, была проведенаспециализированная обработка ГДО, созданной по данным ASTER, с использование м спектров 9 минералов-индикаторов (кварца,серицита, эпидот, хлорит,турмалин, пирит, халькопирит, арсенопирит, молибденит), которая позволила выявить на площадилиста 7 спектрометрических аномалий. Сопоставление полученных материалов и геолого- геохимических и данных, в том числе, карт рудогенных геохимических аномалий (Au, Ag, As, Cu, Pb, Zn, Sn, Mo, Ni и других) и созданная схема перспективных на золотое оруденение прогнозных площадей, совпадаютс перспективными участкамипо данным полевыхи геохимических работ (ГДП-200, Юрченко,2016).

Схема перспективных участков по данныманализа распределения 26 минералов-индикаторов.

Схема перспективных участков
1-й и 2-й очередности Билибинской и Эхюндинской перспективных площадей (КЗПИ, ВСЕГЕИ,2020)

Ломамская площадь (лист O-52- XXVII) относят к высокоперспективным на промышленное золотое оруденение, связанноес низкотемпературными гидротермально- метасоматическими процессами (аргиллизацией, березитизацией, пропилитизацией, гумбеитизацией). по результатам ГДП-200, проведенныесотрудниками Института Карпинского.

Индикаторные минералыформально объединены в ассоциации, соответствующие определенным околорудным гидротермалитам - метасоматитам: ассоциация кварц + серицит +/- карбонат (анкерит, доломит, кальцит), пирит, гематит, (+/- хлорит) соответствует березитам; ассоциация кварц + щел.полевой шпат (адуляр, альбит) + серицит +/- карбонат, гематит (и гидроокислы железа) +/- пирит, хлорит соответствует гумбеитам; присутствие ассоциации карбоната, эпидота, хлорита,серицита +/- амфибол(актинолит) и кварц указывает на процесс пропилитизации; присутствие каолинита и гидросерицита указывают на аргиллизацию.
По ассоциациям минералов были полученыспектрометрические ореолы - участки локализации фигуративных точек индикаторных минералов(минеральных ассоциаций) в различных сочетаниях, соответствующих гидротермально-метасоматическим изменениям (аргиллизации, березитизации, пропилитизаци и гумбеитизации, сопровождающих благороднометальное оруденение.

Пункты отбора образцов в районе месторождения «Светлое» (в пределах листа O-54-VIII), наложенные на дистанционные основы, созданные по данным: КС LANDSAT 8 (25.09.2018)

Схема вероятностного распространения гидротермалит основы, созданные по данным: КС LANDSAT 8 (25.09.2018) метасоматитов, характерных для
РП «Светлое», наложенная на геологическую карту
масштаба 1:25 000, совмещенную с ЦМРМ

Вероятностная схема распространения породлиста O-54-VIII, наложенная
на карту полезных ископаемых
масштаба 1:1 000 000 (2018 г.), совмещенную с ЦМРМ.

Прогнозный участок, выделенный по результатам анализа схем вероятностного распространения: гидротермалитов- метасоматитов, наложенной на карту ПИ масштаба 1:1 000 000

Разработка новых технологических решений вызвана и необходимостью повышениядостоверности интерпретации результатов спектрального анализа ГДО на стадии прогнозно-поисковых работ, представленных в виде схем распространения минералов, индикаторных пород и спектрометрических аномалий.Для решения этой задачи целесообразно привлекать геохимические данные, которые представлены широким спектром специализированных карт: в виде моно-и/или поликомпонентных карт минералов аномалий химических элементов в первичных ореолах рассеяния, мультипликативные геохимические ореолы, карты рудогенныхгеохимических аномалий, и др

Карта рудогенных аномалий масштаба 1:200 000 (Дуксундинская площадь, листы P-56-III- IV).

Схема рудных минералов и ореолов минералов- индикаторов геологических обстановок, перспективных на выявлениеместорождений полезных ископаемых, совмещенная с картойрудогенных аномалий масштаба 1:200 000.

Карта прогнозаполезных ископаемых масштаба 1:200 000 (по данным ГДП-200 ИнститутаКарпинского).

Схема рудныхминералов и ореоловминералов-индикаторов геологических обстановок, перспективных на выявление полезных ископаемых, совмещенная с картойпрогноза.

Анализ совмещенных схем и карт показал, что прогнозные участки, выделенные по геологическим и геохимическим данным, пространственно совпадают с ореолами гидротермально-метасоматических и гипергенных изменений, рудных минералов и ореолов.

Лист P-56-III-IV. (Дуксундинская площадь)

Схема распространения 19 рудных минералови ореолов минералов-индикаторов, совмещенная с ДО и ЦМРМ

Карта поэлементных аномалий,включающей 29 элементов, с прогнозными участками, масштаба1:200 000.

Фрагмент схемы прогноза на медь, серебро, золото, олово и другие твердые полезные ископаемые (НФ ВСЕГЕИ)

Схема распространения контуров метасоматитов (пропилитов, гидрослюдисто-кварцевых, березитов, серицито-гидрослюдисто-кварцевых, вторичных кварцитов), в пределах листа Q-1, совмещенная с ДО и ЦМРМ

В Центре дистанционных методов природоресурсных исследований Института Карпинского разработана и внедряется в практику новая технология, основанная на спектральном анализегиперспектральных дистанционных основ (ГДО), созданнымпо аэроснимкам, с использованием библиотеки спектров для выявления ассоциаций минералов-индикаторов гидротермально- метасоматических пород с целью локализации площадей поисковых работ

Для выполнения исследований в ИнститутеКарпинского имеется программно-аппаратный комплекс,включающий:
- авиационный гиперспектрометр, позволяющий получать аэроснимки в 625 каналах в спектральных диапазонах - видимом, ближнем и среднем инфракрасном (380 – 2500 нм), с пространственным разрешением – 1м.



- полевой полнодиапазонный портативный спектрорадиометр PSR+ (спектральный диапазон 350 - 2500 нм, спектральное разрешение 0,3
– 0,8 нм, 1024 канала),для создания библиотеки спектров минералов и горных пород.

Исследования проводились на участке в пределах Попигайской площади, который сложен глубоко метаморфизованными образованиями архея и нижнего протерозоя: различного петрографического составагнейсами, кристаллическими сланцами,гранитогнейсами, испытавшими ультраметаморфические преобразования от умеренных до интенсивных (мигматизация, гранитизация), а также диафторические изменения. В породахтакже проявлены процессыв зонах линейных дислокаций (катаклаза, милонитизации, бластокатаклаза, бластомилонитизациии и рассланцевания). К этим зонам приурочены кварц-хлорит- полевошпатовые метасоматиты с сульфидами, с которыми связаны повышенные концентрации золота (и ряда других элементов).
Поэтому основнойзадачей спектрального анализаГДО являлось выделениекварц-хлорит-полевошпатовых метасоматитов, с которыми связаныповышенные концентрации золота.

Аэрогиперспектральная съемка Попигайской площади проведена Норильским филиалом Института Карпинского по 140 маршрутам на площади 2056.4 кв. км со следующими оценочными параметрами:
-Размер целевого пикселана местности - 1х1 метр
-Спектральные диапазоны VNIR – 380-970 нм и SWIR – 970-2500 нм
- Общее число спектральных каналов- 625
-Высота полета – 660 метров
- Расстояние между полосами съемки – 267 метров
- Среднее перекрытие съемочных полос – 30%

По данным аэрогиперспектральной съемки были созданыдистанционные основы из радиометрически исправленных и географически привязанных изображений соседних залетов.

Минералами-индикаторами выбранырудные компоненты зон оруденения: сульфиды, окислы и гидроокислы железа и ассоциация нерудных минералов (кварц, хлорит, щелочныеполевые шпаты), которые соответствуют высокотемпературным кварц-микроклиновым и более низкотемпературным альбит-хлоритовым метасоматитам (с сульфидами и повышенным содержанием золота)

По данным аэрогиперспектральной съемки были созданыдистанционные основы из радиометрически исправленных и географически привязанных изображений соседних залетов.

Схема вероятныхореолов метасоматитов, полученная при спектральном анализе материалов аэрогиперспектральной съемки на ряде участковкоррелируется с предварительной картой рудогенных и перспективными участками, выявленными предшествующими поисковыми

Схема вероятностного распространения кальцифиров и катаклазитов, наложенная на цифровуюмодель рельефа.

Опыт проведенных работ показывает, что использование анализакак гиперспектральных данных позволяет на ранних стадиях геологоразведочного процесса выявлять потенциально перспективные площади на различные виды твердых полезныхископаемых. К наиболееэффективным районам, по геолого-ландшафтным условиям,использования данных гиперспектральных съемок для решениязадач прогнозно-поисковых работ относятся открытые и полузакрытые по геолого-ландшафтным условиям территориях, такие как горно- складчатые области и арктические районы России.

Как показали опытно-методические исследования, основное преимущество использования гиперспектральных данных заключается в возможности получать информацию о распространении минералов и гидротермально-метасоматических пород по территории работ, во-первых, в труднодоступных районах, во-вторых, по всей исследуемой площади (а не точечно, как при анализеобразцов, отобранных при полевых работах).

Эффективность применения материалов аэросъемки, имеющих высокоепространственное (1 м) и спектральное (10 нм) разрешения, достигается за счет повышения детальности и точности при выявлении минералов-индикаторов и их ассоциаций.