Самоорганизация рудных комплексов. Синергетические принципы прогнозирования и поисков полезных ископаемых

В книге приведен детальный анализ с позиций теории самоорганизации двух принципиально различных рудных комплексов: месторождений железистых кварцитов Кольского полуострова и апатито-нефелиновых месторождений Хибинского массива. Показано, что, несмотря на различную природу этих комплексов (метаморфогенную в первом случае, магматогенную во втором), они имеют необычайно большое число общих черт: и железорудные, и апатитовые тела формируют фрактальные штокверки (D=2.2–2.7) в осевых зонах фрактальных же (D=2.5–2.7) рудовмещающих комплексов (гнейсо-амфиболитовой сети в тоналитах и фоидолитовой сети в фойяитах, соответственно); контролируют симметричную структурно-вещественную зональность последних; сложены рудами с фрактальной текстурой, определяемой сочетанием фрактальных полосчатости (D = 0.6–0.9) и плойчатости (D = 1.0–1.3) и связанной с составом и свойствами самих руд и слагающих их минералов; приурочены к приповерхностным частям рудных зон и сопровождаются фрактальными брекчиями, бескорневыми дайками основных пород (долеритов и меланефелинитов, соответственно), много численными телами пегматитов и гидротермалитов, сконцентрированнми на границах рудных тел, и др. На основании полученных данных разработаны критерии для выделения диссипативных геологических структур и ряд подходов к их исследованию.

Содержание

Введение

Часть I. КОЛЬСКАЯ ЖЕЛЕЗОРУДНАЯ ПРОВИНЦИЯ

Глава 1. Кольско-Норвежский мегаблок – ареал развития пород ПЖФ
1.1. Районы развития пород ПЖФ
Приимандровский район
Центрально-Кольский район
Район Вороньих Тундр
Затуломская зона
Южно-Печенгский район
1.2. Фрактальное строение железорудных поясов
1.3. Возраст пород ПЖФ и тоналитов

Вставка 1.1. Самоорганизованная критичность
Вставка 1.2. Фрактал и фрактальная размерность
Вставка 1.3. Перколяционные кластеры

Глава 2. Петрография тоналитов и пород ПЖФ
2.1. Тоналиты
2.2. Амфиболовые гнейсы и амфиболиты
2.3. Пироксеновые гнейсы и кристаллосланцы
2.4. Биотитовые и гранато-биотитовые гнейсы
2.5. Биотитовые гнейсы с мусковитом, силлиманитом и дравитом (глинозёмистые гнейсы)
2.6. Лептиты
2.7. Магнетито-кальцито-доломитовые породы
2.8. Скарноиды
2.9. Железистые кварциты

Глава 3. Геология железорудных месторождений
3.1. Кировогорское месторождение
3.2. Оленегорское месторождение
3.3. Месторождение им. проф. Баумана
3.4. Месторождение им. 15-летия Октября
3.5. Комсомольское месторождение
3.6. Южно-Кахозёрское месторождение
3.7. Печегубское месторождение
3.8. Месторождение Железная Варака
3.9. Айварское месторождение
3.10. Восточно-Большелицкое рудопроявление
3.11. Общие черты геологии месторождений ПЖФ

Глава 4. Вещественная зональность железорудных комплексов
4.1. Петрогенные элементы
4.2. Микроэлементы
4.3. Типоморфизм минералов
4.4. Бескорневое благороднометальное оруденение

Вставка 4.1. Типы вариационных кривых
Вставка 4.2. Объемные брекчии

Глава 5. Свойства и происхождение полосчатости железистых кварцитов
5.1. Основные модели формирования полосчатости железистых кварцитов
Коагуляционная модель
Фотохимическая модель
Биогенная модель
Гравитационная модель
Метасоматическая модель
Инфильтрационная модель
Метаморфическая дифференциация
5.2. Оценка степени неоднородности железорудных толщ посредством модуля дискретности
5.3. Фрактальная геометрия полосчатости
5.4. Анализ последовательностей минеральных зерен
5.5. Результаты анализа полосчатости методом гиперсимволов6
5.6. Хаотическая динамика железорудных систем

Вставка 5.1. Реакция Белоусова-Жаботинского
Вставка 5.2. Механохимическая самоорганизация
Вставка 5.3. Множество Кантора
Вставка 5.4. Фрактальная размерность самоафинных кривых
Вставка 5.5. Мультифракталы
Вставка 5.6. Система Рёсслера
Вставка 5.7. Метод гиперсимволов
Вставка 5.8. Восстановление топологии аттрактора по последовательности экспериментальной данных
Вставка 5.9. Основные типы аттракторов в динамических системах

Глава 6. Складкообразование в железистых кварцитах
6.1. Фрактальная геометрия складок
6.2. Складкообразование в железистых кварцитах Печегубского месторождения
6.3. Тепловой эффект складкообразования

Вставка 6.1. Переход к хаосу в дискретных динамических системах
Вставка 6.2. Применение нематического жидкого кристалла МББА для определения векторов намагниченности зерен магнитных минералов
Вставка 6.3. Бифуркации
Вставка 6.4. Эффекты бистабильности и гистерезиса в нелинейных системах
Вставка 6.5. Поле напряжений в турбулентном потоке вязкой несжимаемой жидкости
Вставка 6.6. S-теорема Климонтовича
Резюме I

Часть II. ХИБИНСКИЕ АПАТИТОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Глава 7. Геология Хибинского массива

Вставка 7.1. Фрактальные трещины растяжения
Вставка 7.2. Темпы воздымания Хибинского массива
Вставка 7.3. Фрактальный рельеф Хибинских Тундр

Глава 8. Петрография Хибинского массива
8.1. Нефелиновые сиениты
8.2. Фоидолиты
8.3. Щелочные сиениты
8.4. Ороговикованные вулканогенно-осадочные породы6
8.5. Дайковый комплекс
8.6. Пегматито-гидротермальные жилы
8.7. Штокверки растворимых карбонатов натрия

Вставка 8.1. Определение минерального состава пород
Вставка 8.2. Определение степени трахитоидности фойяитов
Вставка 8.3. Природа полосчатой текстуры минеральных агрегатов
Вставка 8.4. Формирование силикатов посредством самосборки из нанонитей, нанотрубок и нанокластеров
Вставка 8.5. Связь процесса содообразования с изменением упругих свойств горной породы

Глава 9. Геология апатитовых месторождений
9.1. Месторождение Коашва
9.2. Месторождение Кукисвумчорр
9.3. Месторождение Партомчорр
9.4. Общие черты геологии апатитовых месторождений

Вставка 9.1. Остов перколяционного кластера
Вставка 9.2. Самоорганизованная критичность процессов в разломной зоне

Глава 10. Вещественная зональность Хибинского массива
10.1. Геохимическая зональность
10.2. Типоморфизм минералов
10.3. Зональность Хибинского массива в отношении состава углеводородов

Резюме II

Часть III. САМООРГАНИЗАЦИЯ РУДНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Глава 11. Критерии выделения геологических диссипативных структур
11.1. Негауссовый характер вариационных кривых
11.2. Наличие низкосимметричных узоров
11.3. Переходы от простых к сложным типам узоров, сопровождающиеся не понижением, а увеличением упорядоченности подсистем
11.4. Фрактальное строение объектов
11.5. Когерентное поведение подсистем
11.6. Признаки “парадоксальной” тектоники и стратиграфии
11.7. Принадлежность объекта к детерминированно -хаотическим системам

Вставка 11.1. Эксперимент Бенара
Вставка 11.2. Полигональная делимость мерзлых грунтов
Вставка 11.3. Ячеистый рост кристаллов
Вставка 11.4. ОДА-кластеры
Вставка 11.5. Спиральные и винтовые кристаллы
Вставка 11.6. Аттрактор Лоренца и “эффект бабочки”

Глава 12. Синергетические принципы прогнозирования и поисков полезных ископаемых
12.1. Синергетические принципы геологических исследований
12.2. Синергетические методы поиска и разведки месторождений полезных ископаемых

Список литературы