Геология и разведка месторождений полезных ископаемых

Любые научно обоснованные поиски могут производиться только на основе геологической карты. Детальная государственная съемка в масштабе 1 : 50 ООО (иногда 1 : 25 ООО) является полноценной, но весьма дорогой основой для поисков всех видов полезных ископаемых; в производство ее используются не только все поисковые Методы, но и все данные по поисковым критериям и признакам. Эта съемка так или иначе должна выявить все рудные поля и зоны, не говоря уже об осадочных продуктивных толщах.

Геологические съемки масштабов 1 : 10 ООО и 1 : 5000 (реже 1 : 25 000 и 1 : 1000) вообще неотделимы от поисков и олицетворяют собой поисково-разведочную стадию работ. Исследования в этих масштабах ставятся на небольших площадях с целью выявления в их пределах эндогенных и экзогенных месторождений всех видов полезных ископаемых. На этой стадии работ обычно производятся основные геофизические п почти все мелкие горнобуровые работы, детально выясняются структурные особенности исследуемых участков и выявляются скрытые месторождения.

На поисково-разведочной стадии необходимо в первую очередь изучить осадочные и изверженные породы местного разреза с точки зрения возможного их использования в качестве полезного ископаемого или их роли как вмещающих пород для каких-либо рудных тел.

Конечно, значительно сложнее обстоит дело с эндогенными месторождениями, особенно скрытыми. Но широкое применение всех поисковых методов (геохимических, геофизических и др.), включая смелую горпо-буровую проверку, гарантирует определение место- Положения всех эндогенных месторождений (лишь в немногих случаях местоположение месторождений может быть только намечено).

Масштабы 1 : 10 000 и 1 : 5000 чаще всего применяются в поис- хсово-разведочной стадии, 1 : 2000 и 1 : 1000 — в разведочном этапе, а 1 : 500, 1 : 200, 1 : 100 — в период эксплуатационной разведки (рудничной геологии).

Методика производства как крупномасштабных, так и всех других геологических съемок здесь не рассматривается. Необходимо только усвоение аксиомы: ни одна поисковая или разведочная работа не должна производиться при отсутствии геологической карты соответствующего масштаба.

Один из существенных факторов, связанных с детализацией геологических съемок, заключается в росте трехмерных представлений             данном участке земной коры.

Крупномасштабная геологическая съемка часто дает возможность как отбраковывать непромышленные месторождения, так и правильно оценивать благоприятные минеральные скопления.

Обычно в масштабе 1 : 10 ООО снимается площадь 10—100 км2, в масштабе 1 : 5000 — 5—25 км2, а в масштабе 1 : 2000 — 1—3 км2, чаще даже десятые доли километра, не говоря уже о масштабе 1:1000. На этих малых площадях предполагается наличие в порядке прогноза промышленных месторождений того или иного типа, характерных для данных геологических условий. В каждом из изучаемых районов решаются ведущие вопросы: структурные — для участков развития постмагматических месторождений, геолого-лито- логические или фацнально-литологические — для экзогенных и, наконец, геолого-петрографические — для метаморфогенных. На заснимаемых площадях при необходимости параллельно проводятся различные специальные съемки: гидрогеологическая, минералогическая, петрографическая, четвертичных отложений и другие и составляются соответствующие карты. Нутжно учитывать, что понять структуру — это значит в первую очередь понять последовательность геологических событий в данном районе.

В процессе планирования крупномасштабного картирования (1 : 10 000—1 : 1000) необходимо учесть все предшествовавшие работы по наземной и воздушной геологической съемке (особенно в масштабе 1 : 50 000), включая материалы от аэрофотосъемки до всех аэрогеофизических съемок (магнитно-, Гамма- и электросъемки). На основании всех этих данных составляется схематическая крупномасштабная карта планируемой к съемке площади и условные обозначения к ней.

В период составления рабочей схемы решается вопрос о том, что необходимо дополнительно отобразить на крупномасштабной карте, кроме данных, отражение которых является обязательным. Эти обязательные данные включают историческую последовательность и закономерность формирования структур, определяющих локализацию оруденения; литологию пород; метаморфизм дорудный и пострудный; контуры рудных зон и их выходы на поверхность; различные аномалии; все признаки скрытого оруденения и т. д. на этих картах должны быть изображены пласты толщиной от 2 мм (в масштабе карты) и более, изометрические тела диаметром 4 мм, а важнейшие факты и структурные элементы даже в условном, увеличенном масштабе.

Кондиционность этих крупномасштабных карт определяется в первую очередь точностью и достоверностью изображения прослеженных элементов структуры, а также количеством обнажений на единицу площади. За контрольную цифру принимается одно

обнажение на 1 см2 карты, т. е. в масштабе 1 : 10 000—100 обнажений на 1 км2, 1 : 5000 — 400 обнажений. 1 : 2000 — 2500 обнажений.

Правильная трактовка геологии района и наличие полноценной геологической карты с соответствующими разрезами к ней гарантируют эффективность проведения любых других работ: геохимических, геофизических, горно-буровых и даже частично топографических. В то же время известно, что геологическая съемка практически беспредметна, если площадь исследуемого района покрыта глубокими четвертичными отложениями и на ней не имеется естественных обнажений коренных пород. Кроме того, если глубокие четвертичные отложения дальнеприносного происхождения, то совершенно бесполезно проведение металлометрии. Только геофизические методы, некоторые геохимические, а также горно-буровые могут дать в этих условиях тот или иной эффект, особенно при правильной их комбинации .

Итак, только рациональное комплексированпе п последовательность применения различных геологических и поисковых методов могут служить основой успеха работ. Например, когда площадь закрыта четвертичными отложениями, начинать геологическую съемку нужно с проведения геофизических работ, в результате которых можно легко установить глубину рыхлых перекрывающих отложений.

Все это говорит о необходимости нахождения в процессе крупномасштабной съемки оптимальных решений, т. е. таких эффективных работ, которые требуют минимальных затрат времени и средств.

Не нужно стремиться срочно производить кондиционные топографические съемки, пока промышленное значение изучаемого месторождения не ясно. Как раз такая неясность в промышленной оценке месторождения характеризует рассматриваемую поисково-разведочную стадию. При прочих равных условиях вполне целесообразно при этих работах ограничиваться аэрофотосъемкой (масштаба 1 : 8000—1 : 4000), которая во много раз дешевле крупномасштабных топографических съемок и дает возможность дешифрировать геологическое строение участка с детальностью масштаба 1 : 5000— 1:2000. Кромо того, дешифровка материалов аэрофотосъемки нередко дает очень много цепных данных для понимания геологии участка (например, разломов) и даже помогает в решении вопроса о локализации месторождений полезных ископаемых.

Геохимические методы, рассмотренные при описании поисков, здесь особых пояснений не требуют. Многие геологи настаивают на производстве металлометрической съемки заблаговременно — до начала геологической съемки. Целесообразность этого может быть доказана только для конкретных условий. Но в общем случае такое решение не исключено, учитывая дешевизну металлометрических работ.

Некоторые геохимические работы свойственны только поисково- разведочной стадии: металлометрия по коренным породам для установлешш и оконтуривания в них первичных ореолов рассеяния; микробиологическое опробование горных пород (при детальных поисках нефти и газа); некоторые газовые методы и др.

Постановка некоторых геофизических работ особенно целесообразна впонсково-разведочной стадии и поэтому ниже приводятся данные об эффективности этих работ, роль которых с каждым годом увеличивается.

Правильный выбор геофизических методов для эффективного разрешения поставленных задач возможен только при детальном знании физических свойств горных пород и закономерностей их изменения, тем более, что методика их определения достаточно проста. В обязанности геолога-поисковика должно входить установление для изучаемого им района или рудного поля плотности горных пород, а также их магнитных, электрических, упругих и радиоактивных свойств.

При организации и производстве поисково-разведочных работ каждый геолог-разведчик в первую очередь должен рассмотреть вопрос о максимально возможном применении геофизических методов в данных условиях.

Задачи, поставленные перед геофизикой, очень часто решаются путем комплексной геофизической съемки, так как данные, полученные в результате применения одного из геофизических методов, часто бывают безрезультатны.

Многие геологи привыкли оценивать геофизические аномалии только по интенсивности проявления, резко превышающей нормальный фон, хотя также нужно учитывать показания других геофизических методов, а главное геологические критерии и признаки.

Планируя применение геофизических методов, необходимо всегда учитывать возможность получения прямых и косвенных ответов. Прямые ответы указывают на вероятное обнаружение какого- либо тела полезного ископаемого, например какой-либо рудной линзы, пласта магнитных руд, пегматитовой жилы и т. д. Косвенные ответы обычно указывают на установление благоприятных структур, с которыми связаны те или иные полезные ископаемые (например, нефть), или каких-либо минералов и пород, с которыми связаны месторождения, например магнетитовый шлих в россыпи и т д.

Для различных стадий геологоразведочных работ необходимо наметить задачи, которые могут решаться с помощью геофизики. В частности, для поисково-разведочной стадии, в которой геофизические методы играют особо важную роль, такими задачами являются следующие: а) всемерная помощь геологической съемке крупных масштабов; б) обнаружение рудных полей, рудных зон и т. п., а также установление их геологического строения; в) конкретное установление рудных тел и всевозможных скоплений с весьма приближенной их количественной оценкой; г) грубая оценка перспективных запасов для некоторых видов полезных ископаемых на основе данных оконтуривания рудных тел, изучения их морфологии, условий залегания, структуры.

Достаточно интенсивные геофизические аномалии выявляются только в том случае, если физические свойства искомого полезного ископаемого заметно отличаются от свойств вмещающих его пород. Четкая аномалия, по А. И. Дкжову. получается при величине этих отличий не менее чем в 10—25%. При меньших отличиях аномалии

 Размеры установки: АО = 100 м, ЛШ=40 м. Заштрихованы зоны высоких кажущихся

Сопротивлений получаются расплывчатыми или вовсе незаметны. Очень важна также глубина залегания тела, вызывающего аномалию, и его размеры. Благоприятными являются такие случаи, когда длина тела больше трети глубины его залегания. При отношении этих величин от х/3 до 1/10, по А. И. Дюкову. применение геофизических методов обычно оказывается возможным, хотя и сопряжено с большими или меньшими трудностями. При отношении длины тела к глубине его залегания, меньшем \ 10, условия для применения геофизических методов являются неблагоприятными. Конечно, все эти цифры приведены только для общей ориентировки, особенно геологов-развед- чиков, а не геофизиков. Указанные цифры требуют многочисленных Оговорок: при неблагоприятных условиях геофизические методы Могут не дать эффекта, так же, как их применению могут помешать различные дезориентирующие геологические факторы.

Практика геофизических исследований, особенно последних трех десятилетий, с достаточной четкостью установила целесообразность применения тех или иных геофизических методов как для крупномасштабных геологических съемок, так и для обнаружения различных видов месторождений полезных ископаемых.

Наряду с комбинированным электропрофилированием для геологического картирования в различных условиях с успехом используется магнитометрия, вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), метод естественного поля, метод заряда п некоторые другие геофизические методы, которые нередко попутно выявляют аномалии, связанные с месторождениями полезных ископаемых.

Для выявления многих промышленных типов месторождений {см. гл. I) геофизические методы применимы с большим эффектом, что многократно доказано в последнпе десятилетия.

Пластовые и нластообразные месторождения крупных размеров выявляются геофизикой достаточно успешно; особенно хорошо выявляются крутопадающие тела в сильно мета- морфизованных толщах пород, например железорудные свиты и тела железистых кварцитов ( 24). В ряде случаев с помощью геофизических методов возможно определение мощности крутопадающих тел, их элементов залегания, а при благоприятных условиях даже ориентировочное определение вещественного состава руд, вплоть до подсчета запасов этих руд по категориям Сх и С2 с минимальным использованием разведочных выработок.

Полого и горизонтально залегающие пласты, связанные с различными осадочными отложениями, с помощью геофизики выделяются значительно хуже. Для них ( 25) обычно применяется электрометрия (зондирование) и сейсмометрия ( 26). При благоприятных условиях удается установить границы распространения пластов, характер их ограничения, а в отдельных случаях фиксировать их кровлю и почву.

Массивы и крупные тела неправильной формы, например интрузивные тела различного состава, зоны и участки измененных пород и соляные купола с помощью геофизических средств выделяются легко благодаря значительным отличиям физических свойств самих массивов и вмещающих пород.

Крупные и средние лиизовидные тела разнообразного состава, обычно эндогенного генезиса, залегающие среди различных пород, могут изучаться с помощью магнитометрии, гравиметрии ( 27), электрометрии и других методов, кроме сейсморазведки. В некоторых случаях большой эффект дает метод заряженного тела, с помощью которого можно определять даже длину и форму тела, а также его элементы залегания Для изучения линзовидных тел часто применяют несколько геофизических методов.

Жилы и маломощные пласты крайне разнообразны что требует для их выявления различных геофизических методов и нередко их комбинации:

а) жилы, плохо проводящие электрический ток, например кварцевые жилы и пегматиты, выявляются методом электрического профилирования и методом отношения потенциалов (ИЖ);

б)        жилы н зоны с высокой электрической проводимостью. например жилы с большим содержанием сульфидов, легко улавливаются комбинированным профилированием ( 28);

в)         жилы, обогащенные магнитными минералами (магнетитом, пирротином), изучаются детальной магнитной съемкой;

д) жилы, пласты и дайки, обогащенные радиоактивными минералами, выявляются при небольшой мощности наносов по результатам эманационной или гамма-съемки.

Плащеобразные залежи в коре выветривания, как и сама кора выветривания, обычно легко выявляются по физическим свойствам (применяются магнитометрия, радиометрия, гравиметрия).

Россыпи — их мощность и рельеф плотика — выявляются ВЭЗ, а магнитометрия фиксирует контуры россыпи, так как в шлихе часто содержится большое количество магнетита ( 29).

Малые рудные тела можно выявить только при условии их неглубокого залегания, как, например, редкометальные тела, бокситы и др.

Геофизические методы давно уже нашли свое определенное место при разведке некоторых видов месторождений полезных ископаемых. При исследованиях в каменноугольных бассейнах с помощью геофизических методов изучают главным образом складчатые и разрывные структуры, а в поисково-разведочную стадию нередко прослеживают не только детали структур (например, разрывных), но и отдельные каменноугольные пласты, иногда их горелые выходы (например, в Кузбассе). При работах на нефть и газ с помощью геофизики изучают структуры и отчасти литологию пород. Очень давно и хорошо изучаются разнообразные железные и титановые руды. Залежи и линзы хромшпинелидов улавливаются хорошо сами по себе, так же как и вмещающие их массивы ультраосновных пород, с оконтуривания которых обычно начинаются эти работы. Хорошо выявляются сульфидные никелевые руды благодаря наличию в них или пирротина, или магнетита, не говоря уже о вмещающих основных и ульраосновных породах. Довольно хорошо обнаруживаются и даже оконтуриваются все руды, содержащие магнитные минералы (магнетит и пирротин); к таким относятся многие руды, встречающиеся совместно со скарнами. Неплохо выявляются некоторые экзогенные руды, связанные с карстом, например силикатного никеля и др.