Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Экономическая эффективность современного горного производства в условиях перехода к рыночной экономике во многом определяется интенсификацией процессов горного производства на всех его стадиях, В разработанном Государственным комитетом Российской Федерации по науке и технологиям перечне критических технологий федерального уровня большое внимание уделяется проблемам разработке основ и внедрения наукоемких технологий ускоренной оценки и комплексного освоения стратегически важного горнорудного и техногенного сырья.
Основу таких технологий составляют многофакторные модели геологических объектов, создаваемые сочетанием морфологических, качественных и геолого-экономических характеристик; соответствующие математические, аппаратурно-методические и технические комплексы и средства. Они формируются на базе фундаментальных исследований в области геотектоники, физики Земли, стратиграфии, геотермии, палеонтологии, петрологии, а также по итогам глубинных исследований недр Земли
В условиях малой вероятности крупных открытий в освоенных горнопромышленных районах, объективного снижения качества сырья в недрах, необходимости освоения северных и восточных районов страны, шельфа морей и океанов и более значительных глубин земной коры, большое значение имеют прогнозы, основанные на результатах математического моделирования имеющейся геологической информации.
Совершенствование новых информационных технологий и развитие вычислительной техники приводят к необходимости разработки автоматизированных методик фундаментальной математической оценки месторождении полезных ископаемых втом числе и гидротермальных.
Актуальность проблемы подтверждается и тем, что тематика научных исследований по разработке новых критериев поиска гидротермальных месторождений на основе математического моделирования гидродинамических процессов их формирования, вошла в календарный план важнейших работ, выполняемых в соответствии с государственным контрактом Министерства природных ресурсов РФ для федеральных нужд.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в разработке гидродинамической модели формирования гидротермальных месторождений полезных ископаемых на основе изучения процессов фильтрационной термоконвекцин растворов и равновесного обмена веществом между раствором и вмещающими породами.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, выносимые на защиту
1. Понимание реальных геологических процессов рудообразова-
ния гидротермальных месторождений достигается совместным математическим моделированием процессов конвективной фильтрации гидротермальных растворов и процессов равновесного массобмена, дополненным современными средствами компьютерного анализа.
2. Сульфидное оруденение в океане непосредственно связано с высокотемпературным взаимодействием морской воды с породами слагающими океаническое дно, за счет ее циркуляции. Тепловой очаг, подобен гигантскому насосу, всасывающему морскую воду на одной части донной поверхности прокачивающему ее через породу рассматриваемого слоя, и выбрасывающему в виде минерализованного раствора в океан на другой части донной поверхности.
З.Изучение времени остывания изолированного горячего тела (источника тепла) в массиве водонасыщенных вмещающих пород показало, что время его "жизни" может в несколько раз превосходить то, которое предсказывается обычной теорией теплопроводности пород.
4. Районы земной коры с повышенными значениями геотермического градиента характеризуются наличием восходящих потоков флюида и как следствие одним из факторов для оценки возможности поиска месторождений полезных ископаемых.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационной работы заключается:
в создании гидродинамической расчетной модели движения гидротермальных растворов в пористой и трещиновато-пористой среде;
в разработке и применении математического аппарата для решения модельных задач гидротермального оруденения;
в разработке вычислительного имитационного алгоритма и компьютерных программ расчета температурных молей, картины фильтрационной термоконвекции и оруденения (линий равной концентрации компонент);
в построении адекватных математических моделей оруденения
океанического дна и океанического шельфа;
в разработке качественных и количественных методик оценки мест
локализации рудных компонент гидротермальных месторождений и вре
мени остывания горячих интрузий.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЮ!. Представленные в работе математические модели закономерностей и процессов движения растворов и локализации оруденения разрабатывались с использованием современных методик программирования, математического аппарата гидродинамики, элементов численных методов решения дифференциальных уравнений.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Методика доведена до законченной схемы построения и расчета модельных задач, программной реали-
зации и используется в диссертации для расчета конкретных геологических ситуаций, широко известных специалистам. Основой методики является созданный в результате исследований программный комплекс имитационного прогнозирования геологических условий и мест локализации рудных тел и связанных с ними фильтрационных течений гидротермальных растворов.
Ценность развиваемой в диссертации методики математического моделирования процессов формирования рудных тел с рассмотрением их гидродинамических аспектов подтверждается ее применением в качестве оценочной методики, которая позволяет выделить качественные и количественные метрические соотношения массопереноса вещества , информация о которых необходима на всех стадиях жизненного цикла конкретного месторождения. Результаты исследования совпадают с данными физического моделирования субмаринной конвективно-рецинклинговой колче-данообразующей системы института ЦНИГРИ МПР РФ.
Основное содержание диссертационной работы отражено в 10 работах (в журнале Изв.вузов "Геология и разведка" за 1994-1996 гг.). Результаты исследований докладывались на многочисленных конференциях и научных семинарах, в том числе на ежегодных международных конференциях "Новые идеи в науке о земле" и международной конференции "5-th Zonenshain conference on plate tectonics" 1995, международной конференции по математическому по математическому моделированию в геологии Прага 1997 .
Кроме того, материалы диссертации были использованы в технических отчетах по теме с Министерством природных ресурсов, в которой автор принимал участие как исполнитель. Работа докладывалась в институте проблем нефти и газа РАН, где получила одобрение.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ