Методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых геологическая съемка
Разведка месторождений — сложный и многообразный научно-производственный процесс изучения с экономическим подходом, в котором используются те же методы, что и при поисках, но с большей детальностью и на более высоком качественном и технологическом уровнях. Поэтому основными методами разведки следует считать:
- — детальное геологическое картирование;
- — линейные подсечения тел полезных ископаемых системами буровых скважин и горных выработок;
- — геофизические исследования в горных выработках и скважинах;
- — геохимические и минералогические исследования;
- — инженерно-геологические;
- — геоэкологические исследования.
Отдельные виды исследований, проводимые при геолого-разведочных работах, можно отнести к дополнительным методам разведки. К ним относятся опробование разведочных выработок и скважин, построение разрезов и погоризонгальных планов по разведочным линейным подссчсниям, гак называемое графическое моделирование, а также оценочные сопоставления геолого-разведочных данных.
Детальное геологическое картирование выполняется на инструментальной графической основе: топографических планах поверхности в масштабе от 1 : 10 000 до 1 : 500 и маркшейдерских погоризонтальных планах масштаба 1 : 1000 и 1 : 500. Привязка обнажений, разведочных скважин и выработок на поверхности осуществляется с помощью теодолитных ходов и геометрического нивелирования, а пунктов наблюдений в подземных горных выработках — к маркшейдерским точкам теодолитных и вертикальной съемок. Составление детальных геологических карт, соответствующих указанному масштабу графической основы, приходится в основном на стадии предварительной разведки.
На геологическую карту наносят маркирующие горизонты и рудоносные формации пород, контуры рудных тел, элементы тектонических дислокаций, зоны гидротермальных метасоматических изменений пород. Рабочий вариант карты должен быть составлен на начальном этапе предварительной разведки, а затем дополняться и уточняться.
На последующих стадиях разведки проводят более детальные геологические съемки на базе маркшейдерских планов и составляют погоризонтальные геологические планы.
Линейные подсечения тел полезных ископаемых осуществляются либо разведочными системами буровых скважин, либо системами горно-разведочных выработок, либо комбинированными горнобуровыми системами. Ценной для разведки является геологическая и другая информация, получаемая в процессе проходки разведочных выработок и бурения скважин, а также они имеют определенное техническое назначение.
Число необходимых линейных подсечений определяется размерами тел и изменчивостью основных параметров, используемых в подсчете запасов. Оно должно быть оптимальным, обеспечивающим выполнение задач каждой стадии и соблюдение принципов разведки.
Геофизические исследования в скважинах и горных выработках являются универсальными по комплексу решаемых задач и высокоэффективными методами, применяемыми на всех разведочных стадиях. Они используются для корреляции геологических неоднородностей, в том числе рудных подсечений между разведочными выработками и скважинами, определения контуров продуктивных залежей в межскважинном пространстве, качества полезных ископаемых и других параметров для подсчета запасов и оценки прогнозных ресурсов.
Широко распространены и имеют важное значение геофизические исследования в скважинах, включающие каротаж и обычно сопровождающие его контрольные измерения за техническим состоянием скважин.
Каротаж основан на воздействии локальных естественных и искусственно вызванных физических полей внутри скважин на специальный зонд, в датчиках которого возникают сигналы, передающиеся по каротажному кабелю к регистрационным и обрабатывающим наземным приборам. Локальные естественные физические поля являются производными петрофизических свойств горных пород и руд, формы тел и структурных особенностей. Природа этих полей различная. Как видно на рис 4.2, для регистрации параметров электрического поля используют методы самопроизвольной поляризации (ПС) и кажущихся сопротивлений (КС). Радиоактивность пород в разрезе скважины
Рис. 4.2. Геофизические исследования (каротажные диаграммы) в разведочных скважинах:
- 1 — песчаники; 2 — известняки; 3 — алевролиты и аргиллиты;
- 4 — углистые породы; 5 — каменный уголь
фиксирует гамма-каротаж (ГК); изменение вертикальной составляющей магнитного поля измеряется с помощью магнитного каротажа (МК), тепловой режим определяют проведением термического каротажа.
Искусственно возбуждаемые физические поля качественно моделируются с учетом состава пород проектного разреза и решаемых задач. Они применяются для регистрации количественных изменений заданных свойств по разрезу скважины. На моделировании ядерно- физических процессов базируются метод плотностного гамма-гамма-каротажа (ГГК-П), различные виды нейтронного каротажа — нейтронный гамма-каротаж (НГК), нейтрон-нейтронный каротаж (ННК) и др. На модели электрических потенциалов пород основан метод вызванной поляризации (ВН).
Полнота и достоверность определения геологических характеристик (состав и свойства пород и руд, их мощность и очертания контактов, структурные особенности) обеспечиваются комплексированием различных методов и видов каротажа.
В рудных скважинах универсальными стали методы магнитного, электрического и ядерно-физического каротажа. Комплексирование магнитного и электрического методов каротажа эффективно применять при разведке ликвационных сульфидных медно-никелевых, пегматитовых слюдоносных, пьезооптического кварца, скарновых магнети- товых, медных и полиметаллических, метаморфогенных железорудных и многих других месторождений. Особенно широко используется комплексирование методов электрического и ядсрно-физического каротажа при разведке месторождений легирующих, цветных, благородных, редких и радиоактивных металлов различных генетических и промышленных типов, а также месторождений угля.
Электрический каротаж угольных скважин позволяет коррелировать их разрезы, выявить пласты угля и оценить их мощность. Это тем более важно, что они могли быть не зафиксированы в керне. ГГК-С используют для оценки зольности углей.
Термический каротаж помогает изучить криологические условия в разрезе скважины; с помощью КС ПС, НГК и ННК расчленяют породы по пористости, проницаемости и водообилыюсти.
Кроме указанных видов также применяют гравитационный и сейсмоакустический каротаж. Первый основан на проявлении в поле силы тяжести влияния слабоконтрастных по плотности породных и полезных минеральных образований, второй — на скорости и затухании в них упругих волн.
Сейсморазведочные исследования нефтегазоносных залежей проводят на всех геолого-разведочных стадиях. Они применяются в варианте многократного профилирования по методу отраженных волн — общей глубинной точки (МОВ ОГТ). Высокоэффективны инновационные методики сейсмопрофилирования тонкослоистых толщ. При резко меняющихся параметрах по латсрали и вертикали используют объемную (трехмерную ЗД) сейсморазведочную модель.
К геофизическим исследованиям, контролирующим техническое состояние скважин, относятся инклинометрия и каверпометрия.
Инклинометрия служит для замера зенитных и азимутальных углов скважин. Отклонения от заданных углов называется, соответственно, зенитным и азимутальным искривлением.
Каверпометрия фиксирует фактический диаметр скважины по ее разрезу.
Геофизические исследования в горных выработках проводятся преимущественно радиометрическими методами. При разведке месторождений урана, шеелита, алмазов и битуминозных образований применяют люминесцентный метод. На различных стадиях разведки рудных месторождений используется метод радиоволнового просвечивания, позволяющий получить радиоволновую тень от рудных тел, залегающих между пьезооптическими датчиками.
Кроме того, применяются шахторудные и межскважинные методы подземной гравиразведки, магниторазведки, электромагнитной эмиссии, акустические (шумовой эмиссии) и сейсмоакустического просвечивания, а также метод измерения температур и инфракрасного излучения в шпурах, взрывных и горнопроходческих скважинах.
Геохимические исследования при разведке месторождений проводятся с целью определения вероятной глубины эрозионного среза, увязки рудопродуктивных зон в смежных разведочных линейных подсечениях, экстраполяции оруденения за их пределы, оценки рудоносности глубоких горизонтов. Эго достигается путем систематического отбора геохимических проб в горных выработках и по керну разведочных скважин, последующей обработки и проведения полуко- личественного спектрального анализа проб, с построением по результатам анализа первичных ореолов рассеяния.
Первичный ореол рассеяния представляет собой око- лорудную область пород, обогащенную в процессе рудоо- бразования элементами-индикаторами и спутниками оруденения. Первичные геохимические ореолы, образующиеся совместно с эндогенными месторождениями, называются эндогенными геохимическими ореолами. Для них характерна объемная зональность, выраженная в трех направлениях: продольном (по простиранию); поперечном (по мощности); по ширине (по падению). Зональность по направлению крутого падения называется вертикальной или осевой зональностью. Сущность вертикальной зональности заключается в избирательности элементов в определенных горизонтах месторождения.
Так, в верхних частях рудных месторождений концентрируются барий, серебро и свинец, образуя надрудпые ореолы рассеяния. На нижних горизонтах устанавливаются ореолы с подрудными элементами — медью, висмутом, кобальтом, молибденом, оловом и вольфрамом (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Модель геохимической зональности первичных ореолов рассеяния (разрез):
1 — граниты, гранодиориты; 2 — рудное тело; 3 — первичные ореолы рассеяния (надрудные — Pb, Ag, Ва, подрудные — W, Sn, Mo, Со, Bi, Си); 4 — тектоническая зона дробления, совпадающая с осью рудного тела; 5 — эродированное рудное тело; 6 — линия
палеорельефа
Анализ минерального и химического состава, размеров и особенностей зонального строения ореолов позволяет решать указанные выше задачи на различных стадиях разведки.
Минералогические исследования направлены на решение следующих задач:
- — определение полного минерального состава руд и око- лорудных метасоматитов, минеральных форм нахождения и пространственного размещения основных и сопутствующих полезных компонентов, полезных и вредных элементов-примесей;
- — выделение природных типов руд по особенностям их минерального состава, текстурам и структурам;
- — изучение минералогической зональности в дополнение к геохимической.
Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования входят в группу основных видов геолого-разведочных работ и служат предметом и методом изучения специальных учебных дисциплин, таких как «Инженерная геология», «Гидрогеология» и других аналогичного профиля. Задачи, вытекающие из содержания этих дисциплин, применительно к методике разведки месторождений полезных ископаемых изложены в Инструкции ГКЗ [22J в качестве требований к их изученности. Эти требования составлены в соответствии с Инструкцией по изученности инженерно-геологических условий месторождений твердых полезных ископаемых.
Инженерно-геологическими исследованиями должны быть изучены:
- — физико-механические свойства руд (первичных и зоны выветривания), вмещающих пород и перекрывающих отложений, определяющие их прочность в естественном и водонасыщенном состоянии;
- — инженерно-геологические особенности массивов пород месторождения (анизотропию массива, состав пород, их текстуры, трещиноватость с элементами тектоники, за- карстованность);
- — современные геологические процессы, которые могут осложнить разведку месторождения;
- — температурный режим массива (положение верхней и нижней границ многолетней мерзлоты), контуры и глубины распространения таликов, характер изменения физических свойств пород при оттаивании, глубина слоя сезонного оттаивания и промерзания.
Материалы инженерно-геологических исследований являются основой для прогнозной оценки устойчивости горных выработок и расчета основных параметров карьера.
Гидрогеологическим исследованиям подлежат:
- — основные водоносные горизонты, влияющие на обводненность месторождения; при этом предусматривается изучение химического состава и бактериологического состояния вод (их агрессивности по отношению к бетону, металлам, полимерам), содержания полезных и вредных компонентов;
- — участки и зоны с наибольшей обводненностью;
- — ожидаемые водопротоки в эксплутационные горные выработки;
- — вопросы использования рудничных вод для водоснабжения или извлечения из них полезных компонентов;
- — вопросы дренажа и сброса рудничных вод с оценкой их воздействия на действующие в районе месторождения водозаборы и окружающую среду в целом.
При разведке нефтегазовых месторождений гидрогеологические исследования, помимо вышеизложенных вопросов, предусматривают освещение:
- – водоносных интервалов, опробованных в открытом стволе пластоиспытателем и выделенных только по материалам ГИС;
- — содержание в подземных водах йода, бора, брома, гелия и возможности их промышленного освоения;
- — характеристики зоны продуктивных горизонтов (газового состава вод, температуры и пластового давления на уровне ВНК и ГВК).
Геокриологическими исследованиями устанавливают:
- — наличие зон многолетнемерзлых пород и погребенных пластовых льдов, их возраст, распределение и глубину залегания, изменчивость мощности по площади и температуры по разрезу;
- — гранулометрический и минеральный состав многолетнемерзлотных пород, содержание в них водорастворимых солей;
- – макро- и объемную льдистость, ее содержание и характер распределения в породах;
- – наличие межмерзлотных и подмерзлотных вод, их дебиты, химический состав и температуру;
- – прогноз динамики геокриологических явлений при разработке месторождения и рекомендации по их нейтрализации.
Другие виды геолого-разведочных работ как дополнительные методы разведки (создание системы разрезов, опробование полезного ископаемого и оценочное сопоставление) рассматриваются далее.
Геологоразведочный факультет
Кафедра геологии и разведки месторождений полезных ископаемых
Уровень образования
Форма обучения
Продолжительность обучения
Вступительные испытания
Физика/Химия, Математика, Русский язык
Бюджетные места
Места по договору платных услуг
Стоимость обучения
130000
руб. за семестр
Краткая характеристика профиля подготовки
В процессе обучения по данной специальности студенты глубоко знакомятся с фундаментальными основами наук о Земле, детально изучают геологию месторождений полезных ископаемых, условия их образования и размещения в земной коре, состав и методы диагностики природных типов руд. Студенты в теории и на практике осваивают методы изучения минералов, горных пород и руд. Программы учебных дисциплин обеспечивают подготовку специалистов высокой квалификации во многих областях прикладной геологии, владеющих методами прогноза, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, решения задач горнопромышленной геологии, обученных компьютерным технологиям моделирования геологической среды и подсчёта запасов минерального сырья.
Причины выбрать данное направление
- Широкая география полевых работ включает ознакомление с природными условиями и особенностями геологического строения всех регионов России, включая труднодоступные районы Арктики, Сибири и Дальнего Востока;
- Работа геолога включает участие в различных формах международного сотрудничества, обмен информацией со специалистами других стран;
- Высокий уровень заработной платы;
- Большое количество предложений на рынке труда позволяет легко находить работу по специальности;
- Широкие возможности в выборе содержания работы: полевые работы при геологической съемке, поисках и разведке месторождений, работа в геологических отделах горнодобывающих компаний, лабораторные исследования, проектные изыскания, консалтинговая аналитика, и др.
Основные читаемые дисциплины
- Промышленные типы месторождений полезных ископаемых;
- Минерагения;
- Лабораторные методы изучения минерального сырья;
- Прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых;
- Разведка и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых;
- Компьютерные технологии моделирования геологической среды;
- Компьютерные технологии подсчета запасов;
- Математические методы моделирования в геологии;
- Горнопромышленная геология.
Профессиональные навыки выпускника
- Способность прогнозировать на основе анализа геологической ситуации вероятный промышленный тип полезного ископаемого на конкретной территории, определять критерии его поисков и выделять перспективные площади для постановки дальнейших работ;
- Способность составлять самостоятельно и в составе коллектива проекты геологоразведочных работ на различных объектах и на разных стадиях их изучения;
- Способность проводить геологическое картирование, поисковые, оценочные и разведочные работы в различных ландшафтно-географических условиях;
- Способность выполнять оценку прогнозных ресурсов и подсчет запасов месторождений твердых полезных ископаемых;
- Способность выполнять геолого-экономическую оценку объектов изучения.
Карьерные перспективы
Кафедра готовит горных инженеров-геологов широкого профиля, которые могут работать в компаниях минерально-сырьевого комплекса, в научно-производственных организациях и научно-исследовательских институтах, осуществляющих развитие минерально-сырьевой базы страны: геологическую съёмку территорий (государственные предприятия и частные компании, ведущие работы по геологическому картированию – ФГУП «ВСЕГЕИ», АО «Росгеология», ОАО «УГСЭ», ФГУГП «Красноярскгеолсъемка» и другие региональные организации), поиски и разведку месторождений полезных ископаемых (АО УГРК «Уранцветмет», НПГ «Регис», АО «Урангео», и др.), геологическое сопровождение добычи полезных ископаемых (ПАО «Полюс», ООО «Полиметалл», ГМК «Норникель», АК «Алроса», ПАО «ФосАгро», ГМК «Металлоинвест», ОАО «УГМК», «Русская медная компания» и др.) и научно-исследовательские работы в изучении ресурсов недр (институты РАН и Федерального агентства «Роснедра» – ФГБУ «ВИМС», ФГБУ «ЦНИГРИ», ИГЕМ РАН, ИГАБМ СО РАН и др.), проектные и консалтинговые работы (ГК «ТОМС», «Арджейси» и др.).
Известные выпускники
Директор
Государственный геологический музей им. В.И.Вернадского РАН
Окончил Ленинградский горный институт в 1953 г., доктор геолого-минералогических наук, профессор; академик РАЕН. Основные направления научной деятельности: минералогия, петрография и учение о закономерностях размещения месторождений полезных ископаемых; работал заместителем директора по науке Всесоюзного геологического института, директором Института геологии и геохронологии докембрия АН СССР; член комиссии по металлогеническим картам мира Международного союза геологических наук; руководитель международного проекта «Атлас металлогенической зональности докембрия мира»; заместитель главного редактора журнала «Геология рудных месторождений»; Заслуженный геолог РФ; лауреат Государственной премии.
Председатель
Сибирское отделение РАН
Выдающийся российский ученый-геолог, окончил Ленинградский горный институт имени Г. В. Плеханова в 1957 г., вице-президент Российской академии наук (1997-2008), председатель Сибирского отделения РАН (с 1997 г.), действительный член Академии наук СССР (1987, РАН с 1991), лауреат Ленинской премии (1976), Государственной премии Российской Федерации (1997), специалист в области геологии, минералогии, магматической и метаморфической петрологии, тектоники и глубинной геодинамики, один из создателей учения о метаморфических фациях и формациях; автор трудов в области петрологии метаморфических комплексов докембрия, исследований в области глубинной геодинамики и глобальных изменений природной среды и климата.
Дополнительные возможности при обучении
- Возможность заниматься научно-исследовательской деятельностью и принимать участие в конференциях, конкурсах, выставках, олимпиадах различных уровней с демонстрацией результатов своих исследований;
- Возможность принимать участие в реализации грантов и научно-исследовательской работе кафедры;
- Возможность заниматься спортом и выступать на соревнованиях вузовского, городского, всероссийского и международного уровней, участвовать в общественной жизни Горного университета;
- Возможность проходить стажировку или дополнительное обучение в зарубежных университетах, в т.ч. с получением дипломов международного образца.
Сотрудничество с партнерами
История кафедры, открытия и достижения
В 2002 г. кафедра отметила свой 100-летний юбилей.
Ее основатель – выдающийся геолог России Карл Иванович Богданович – исследователь-первопроходец Центральной Азии, Охотского побережья, Камчатки, Чукотки, директор Геологического комитета России в 1912-1917 гг. В 1902-1919 гг., когда он заведовал кафедрой, основным предметом стал курс «Рудные месторождения».
Студентами К.И.Богдановича в те годы были крупнейшие геологи России XX в.: И.Ф. Григорьев, П.И. Степанов, А.Н. Заварицкий, И.М. Губкин, С.С. Смирнов, С.И. Миронов, Д.В. Наливкин, и многие другие. Они сыграли ключевую роль в становлении нефтяной геологии, открывали золото Алдана и Колымы, месторождения урана. Среди выпускников кафедры – 15 академиков.
На кафедре впервые были разработаны курсы «Месторождения каустобиолитов» (1924 г.), «Месторождения нерудных полезных ископаемых» (1930 г.), курс «Разведочное дело» (1924 г.). В 1930-е гг. разработана классификация разведанных запасов (категории А, В, С1, С2), действующая в России до настоящего времени.
Из достижений последних лет: в 2000 г. профессора А.А. Смыслов и С.В. Сендек стали лауреатами Государственной премии за создание первого «Геологического атласа России». Преподаватели кафедры – соавторы двухтомной монографии «Недра России»: т. I «Полезные ископаемые», т. II «Экология геологической среды».
Контакты кафедры
Учебный центр № 1