Площадь поисковых работ на полезные ископаемые
ПО́ИСКИ МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ полезных ископаемых, комплекс работ и связанных с ними исследований, направленных на выявление и перспективную оценку месторождений полезных ископаемых. П. м. могут осуществляться на всех стадиях геолого-разведочных работ – в качестве основных на стадии поисковых работ или сопутствующих на остальных стадиях. Применявшиеся ранее подстадии поисковых работ – рекогносцировочные, общие и детальные поиски на практике в совр. условиях не реализуются. Для повышения эффективности геолого-съёмочных и поисковых работ, увеличения «поискового задела» в практику федеральных геолого-разведочных работ в РФ введены (2001) на уровне подстадий «прогнозно-поисковые» и «поисково-оценочные» работы. Однако должной регламентации по статусу, а также требованиям к содержанию и результатам они пока не получили.
В зависимости от сложности геологич. строения территории, вида прогнозируемого полезного ископаемого и глубинности исследований П. м. проводятся в разл. масштабах (от 1:50000 до 1:2000). Выбирая масштаб проектируемых поисковых работ, ориентируются на размеры стандартных топографич. планшетов: при площади поисков св. 330 км2 – 1:50000; 80–330 км2 – 1:25000; 15–80 км2 – 1:10000; 5–15 км2 – 1:5000; до 5 км2 – 1:2000. В двух первых случаях поиски обычно ведутся на полезные ископаемые регионального распространения (некоторые типы стратиформных месторождений, угли, соли и др. осадочные полезные ископаемые). При этом предусматривается оценка участков не только на ведущие, но и сопутствующие полезные ископаемые.
П. м. проводятся на новых или недостаточно изученных территориях в целях выявления потенциальных рудных полей, месторождений и проявлений полезных ископаемых, определения по совокупности обоснованных поисковых критериев и признаков целесообразности их дальнейшего изучения. Объекты исследований – бассейны, рудные районы, узлы, поля и их части, выявленные на предшествующей стадии геолого-разведочных работ (региональное геологич. изучение недр и прогнозирование месторождений полезных ископаемых). П. м. возможны и в ранее исследованных районах при условии изменения представлений об их геологич. строении, рудоносности, конъюнктуре минер. сырья, увеличения глубинности исследований, внедрения более эффективных совр. технологий реализации поисков. На площадях распространения техногенных образований, рассматриваемых в качестве возможного источника минер. сырья, возможна постановка спец. работ – ревизионно-оценочных.
Для прогнозирования площадей, перспективных на выявление конкретных видов и комплексов полезных ископаемых, используются совокупности благоприятных поисковых предпосылок и признаков. Поисковые предпосылки – комплекс факторов, определяющих условия нахождения полезных ископаемых в земной коре и позволяющих оценивать возможность обнаружения месторождений на определённых площадях; отражают связь полезных ископаемых с геологич. структурами, рельефом, климатом, возрастом геологич. образований, составом горных пород, аномальными полями разл. типа. Bыделяются: глубинно-металлогенич., климатич., геохронологич. и стратиграфические, тектонич., геоморфологич., литологич., петрологические, петрографич., минералогич., геохимич., геофизич. предпосылки. По масштабу проявления поисковые предпосылки подразделяются на планетарные, региональные, районные и локальные, что позволяет оценивать связь геологич. факторов разл. иерархических уровней с соответствующими им уровнями проявлений полезных ископаемых: планетарные – с минерагеническими поясами и провинциями (бассейнами), региональные – с минерагеническими зонами, узлами и полями, локальные – с месторождениями, продуктивными зонами и рудными телами.
Поисковые признаки – минералогич., геохимич., геофизич. факторы (аномалии), прямо или косвенно указывающие на наличие проявлений полезных ископаемых в пределах конкретных площадей, участков или геологич. обстановок. В зависимости от видов аномалий и методов их выявления поисковые признаки подразделяют на минералогические (минералого-петрографич.), геохимические (лито-, био-, гидро- и атмогеохимич.) и геофизические (сейсмич., магнитные, электрич., гравитационные). По степени надёжности выявления полезных ископаемых различают признаки прямые и косвенные. К прямым признакам относят проявления полезных ископаемых на поверхности в естеств. обнажениях, в горных выработках или керне буровых скважин; ореолы и потоки рассеяния в виде его собственных минералов или химич. элементов (напр., золота, касситерита или олова, шеелита или вольфрама, киновари или ртути и т. п.) в рыхлых склоновых отложениях или аллювии (шлиховые или лито-, био-, гидро-, атмогеохимич. аномалии), в коренных породах; магнитные или радиометрич. аномалии высокой интенсивности, однозначно указывающие на наличие магнетитовых или радиоактивных руд соответственно. К косвенным поисковым признакам относят: ореолы и потоки рассеяния минералов и химич. элементов– спутников осн. полезных компонентов (напр., халькопирита, галенита, сфалерита, арсенопирита, а также меди, свинца, цинка, мышьяка для золоторудных месторождений; шеелита, вольфрамита, а также вольфрама для оловорудных месторождений и т. п.); ореолы и поля распространения сопровождающих проявления полезных ископаемых метасоматитов (березитов, грейзенов, скарнов, альбититов и др.); слабо выраженные геофизич. аномалии, обусловленные физич. свойствами рудовмещающих горных пород и структур, а также метасоматитов и др. причинами.
Поиски месторождений твёрдых полезных ископаемых
Включают в себя комплекс геологич., минералогич., геофизич., геохимических (см. Геохимические поиски, Биогеохимические поиски) и иных видов исследований, сопровождаемых проходкой поверхностных горных выработок и буровых скважин. Для поисков скрытых и погребённых объектов используется глубинное бурение в сочетании со скважинными геофизич. и геохимич. исследованиями. На основе анализа геологич. строения территорий, природных и ландшафтных особенностей, накопленного опыта исследований разрабатывается прогнозно-поисковый комплекс применительно к прогнозируемому геолого-пром. типу месторождения. В процессе П. м. устанавливают факт наличия полезного ископаемого и оценивают его возможные качества по осн. и попутным компонентам, производят вскрытие в коренном залегании и опробование; прослеживают рудоносные зоны с признаками полезного ископаемого по простиранию с поверхности и на глубину единичными поверхностными горными выработками и скважинами; устанавливают вероятный геолого-пром. тип месторождения и подсчитывают прогнозные ресурсы. Результатом П. м. является геологически обоснованная оценка перспектив исследованных площадей. По материалам выполненных работ составляется геологич. карта изученных участков в соответствующем масштабе и разрезы к ней, карта результатов геофизич. и геохимич. исследований. Графич. материалы отражают осн. черты геологич. строения и закономерности размещения продуктивных структурно-вещественных комплексов. На обнаруженных проявлениях полезных ископаемых оцениваются прогнозные ресурсы, осуществляется их геолого-экономич. оценка, обосновывающая целесообразность и очерёдность дальнейшего проведения работ.
Поиски месторождений нефти и природных горючих газов
Осуществляются в районах установленной или возможной нефтегазоносности в целях выявления объектов поискового бурения (ловушек) на новых или ранее открытых месторождениях нефти и газа, подготовки их к бурению, разбуривания и оценки прогнозных ресурсов месторождений (залежей). Комплекс поисковых работ включает: дешифрирование материалов аэрокосмич. съёмки локального и детального уровней генерализации; структурно-геологич. съёмку; геофизич. исследования (сейсморазведку, гравиразведку, магниторазведку, электроразведку по системе взаимоувязанных профилей), бурение структурных скважин; составление карт изогипс по опорным горизонтам, обеспечивающих возможность выбора точек заложения поисковых скважин и определения их глубин; детализационную сейсморазведку; изучение геологич. разреза; выяснение положения контуров залежей и элементов их ограничения; бурение и испытание поисково-оценочных скважин; оценку прогнозных ресурсов выявленных месторождений (залежей).
Поиски месторождений подземных вод
Проводятся в целях выявления площадей с благоприятными природными условиями для локализации ресурсов и формирования эксплуатац. запасов подземных вод. Изучают закономерности распределения подземных вод в толщах горных пород в разрезе и плане, выявляют источники формирования ресурсов подземных вод и восполнения их при эксплуатации. В состав работ включаются: маршрутное обследование источников подземных вод, действующих водозаборных сооружений с регистрацией осн. эксплуатац. параметров их работы и качества (общей минерализации, жёсткости воды, органолептич. показателей, состава и содержания токсич. компонентов и т. п.); бурение одиночных поисковых скважин, позволяющих выявить осн. водоносные горизонты и зоны; пробные откачки и наблюдения за режимом подземных вод. В сложных гидрогеологич. условиях производятся опытные откачки значит. продолжительности, результаты которых позволяют оценить стабильность фильтрац. и гидрогеохимич. показателей. В зависимости от структурно-геологич. особенностей намечаются расчётные схемы оценки вероятных эксплуатац. запасов и обосновываются направления, объёмы и методика дальнейших разведочных работ. По результатам поисковых работ оцениваются ресурсы подземных вод, перспективных для последующего изучения и пром. освоения эксплуатац. запасов.
Одним из важнейших методических вопросов геологоразведочных работ является определение оптимального расстояния между точками наблюдения, то есть плотности поисковой сети. Принципиальный подход к этому вопросу состоит в том, чтобы при минимуме затрат получить максимум результатов.
При проведении геологической съемки, как уже отмечалось, расстояние между точками наблюдения в среднем должно быть равно 1 см в масштабе карты. При шлиховом анализе расстояние между пробами определяется по такому же принципу и составляет от 1-2 км при региональных работах в масштабе 1:200000 до 25-50 м при детальных поисках масштаба 1:5000.
Плотность сети при литохимическом опробовании определяется двумя параметрами: расстоянием между профилями и расстоянием между пробами на профиле (шаг опробования). Первый параметр также отвечает 1 см на карте, уменьшаясь от 2 км при масштабе 1:200000 до 20 м при 1:2000. Шаг опробования меняется в меньших пределах – от 100 м при региональных работах до 10 м при детальных.
При гидрохимических исследованиях пробы отбираются из водных потоков, равномерную сеть в этом случае выдержать достаточно сложно. Плотность сети выражается количеством проб на 1 км2 – от 0.1-0.2 в масштабе 1:200000 до 2-4 в масштабе 1:25000.
Геофизические поиски также ведутся по линиям, на которых располагаются точки наблюдения. Расстояния между линиями обычно принимают 50-200 м, а между точками на линиях – 5-20 м.
Таблица 2.
Рекомендуемые методы поисковых работ для разных полезных ископаемых [ Бар ]
Полезные ископаемые | Геоло- гичес- кая съемка | Обло- мочно- речной | Шли- ховой | Лито- хими- ческий | Гидро-хими-ческий | Биоге-охими-ческий | Атмо-хими-ческий | Магни-томет-ричес-кий | Радио-метри-ческий | Элект-ромет-ричес-кий | Грави-метри-ческий | Сейс-момет-ричес-кий |
Железо | ++ | ++ | + | + | ++ | ++ | + | |||||
Марганец | ++ | + | + | + | + | + | + | + | ||||
Титан | ++ | + | ++ | + | + | ++ | + | + | ||||
Хром | ++ | + | ++ | + | ++ | |||||||
Медь | ++ | + | ++ | + | + | + | + | + | + | |||
Свинец и цинк | ++ | + | ++ | + | + | + | + | + | ||||
Никель-кобальт сульфидного типа | ++ | + | + | + | + | + | + | + | ||||
Никель-кобальт силикатного типа | ++ | + | + | + | + | + | + | |||||
Ванадий | ++ | + | + | + | + | + | ||||||
Олово | ++ | + | ++ | + | + | + | + | |||||
Вольфрам | ++ | + | ++ | + | + | + | + | + | ||||
Молибден | ++ | + | + | + | + | + | + | |||||
Сурьма | ++ | + | + | + | + | + | + | |||||
Ртуть | ++ | + | ++ | ++ | + | + | ++ | + | ||||
Редкометальные пегматиты | ++ | + | + | ++ | + | + | + | + | + | |||
Слюдоносные пегматиты | ++ | + | + | + | + | + | ||||||
Золото | ++ | + | ++ | + | + | + | ||||||
Платина | + | ++ | + | + | + | |||||||
Уран | ++ | + | + | + | + | ++ | + | |||||
Асбест | ++ | + | + | + | ||||||||
Продолжение таблицы 2 | ||||||||||||
Тальк | ++ | + | + | + | ||||||||
Пьезоптический кварц | ++ | + | + | |||||||||
Оптический флюорит | ++ | + | + | + | + | + | + | |||||
Алмаз | ++ | ++ | ++ | |||||||||
Графит | ++ | + | + | |||||||||
Минеральные соли | ++ | ++ | + | + | + | + | ||||||
Фосфориты | ++ | + | + | + | + | |||||||
Нефть | + | + | + | + | + | + | + | ++ | ||||
Уголь | + | + | ++ | ++ | + |
Обозначения к таблице 2: ++ – главные методы; + – вспомогательные методы.
Поисковые работы проводятся с целью выявления месторождений полезных ископаемых промышленного типа в пределах известных и потенциальных рудных полей и бассейнов. Учитывается весь комплекс полезных ископаемых, возможных на данной территории. Масштаб работ определяется размерами рудных нолей, месторождений и сложностью геологического строения района (от 1:25000 до 1:5000). Поиски осуществляются на геологической основе этого масштаба с применением различных поисковых методов. В результате выполнения поисков должны быть выделены проявления полезных ископаемых, заслуживающие постановки оценочных работ.
Методика поисков определяется геологическими, ландшафтногеографическими и экономическими условиями перспективных площадей. Главными факторами при определении системы поисковых работ являются характер геологических и геофизических аномалий, которые могут создаваться ожидаемыми объектами поисков [В.В.Аристов, 1975]: геологические, минералогические, геофизические, геохимические. Поиски осуществляются геологическими, геофизическими, шлиховыми, обломочно-валунными, термобарогеохимическими, геохимическими методами с применением поверхностных горных выработок и скважин. Выполняется систематическое опробование. Обычно поиски выполняются несколькими методами. Под системой поисковых работ понимается совокупность главных и вспомогательных комплексов поисковых методов, с помощью которых можно обнаружить искомый объект.
В.В.Аристовым в основу поисковых работ положена группировка месторождений полезных ископаемых по характеру создаваемых ими аномалий:
/ группа включает в себя месторождения, создающие отчетливые геологические и неотчетливые минералогические, геохимические и геофизические аномалии.
Она включает месторождения пьезооптического сырья, слюд, графита, магнезита, углей, огнеупоров, керамического сырья, стройматериалов
II группа включает месторождения, создающие отчетливые геологические, минералогические и геохимические аномалии. Сюда относятся россыпи золота, платиноидов, касситерита, ильменита, танталита-колумбита, месторождения лимонитовых, сидеритовых, марганцевых руд, силикатных руд никеля, фосфоритов, серы, солей, флюорита, асбеста, талька, корунда, низкотемпературные месторождения свинца и цинка, меди, сурьмы и ртути.
III группа включает месторождения, создающие отчетливые геологические и простые геофизические аномалии, которые можно выявить одним из геофизических методов. К этой группе относятся месторождения марганцевых руд, хромитов, урана, бора, каменных и бурых углей.
IV группа включает месторождения, создающие отчетливые сложные геофизические аномалии, выявление которых требует применения нескольких геофизических методов. К ним относятся месторождения бокситов, богатых железных руд КМА.
V группа включает месторождения, создающие отчетливые комплексные геологические, минералогические, геохимические и геофизические аномалии – погребенные аллювиальные россыпи золота, платиноидов, касситерита, танталита- колумбита, эндогенные месторождения никеля, меди, свинца и цинка, олова, вольфрама, молибдена, бериллия, редких земель, ниобия, тантала, золота, платины, серебра.
Например, для объектов первой группы месторождений система поисковых работ включает основной комплекс методов – геологические, горно-буровые; вспомогательный комплекс методов – минералогические, геохимические, геофизические. Наличие не отчетливых аномалий для данной группы проявлений обусловливает применение горно-буровых методов при вскрытии геологических аномалий, наиболее перспективных для обнаружения рудопроявлений. Применение геофизических методов используется для расшифровки геологических структур, а геохимические исследования обычно не дают положительных результатов из-за неотчетливо проявленных аномалий, связанных с телами полезных ископаемых. Лишь усовершенствованные дорогостоящие геофизические и геохимические методы позволяют иногда обнаруживать слабые и неотчетливые аномалии, создаваемые такими объектами.
Для проявлений второй группы месторождений главный комплекс методов включает геологические, минералогические, геохимические, горно-буровые, а вспомогательные – геофизические. Выявление отчетливых минералогических, геохимических аномалий шлиховым и литохимическим, гидрохимическим или атмохимическим методами позволяет резко сократить площади поисковых работ и ограничить объемы горно-буровых работ.
Для объектов третьей группы месторождений рекомендуемая система поисковых работ содержит геологические, один из геофизических методов, горно-буровые, а вспомогательные методы – другие геофизические, геохимические и минералогические методы. Обнаружение одним из геофизических методов аномалий локализует процесс проведения поисковых работ и тем самым увеличивает их эффективность.
Наличие отчетливых и сложных геофизических аномалий для объектов четвертой группы месторождений требует применения нескольких геофизических методов. Поэтому система поисковых работ будет включать: главные методы поисков — комплекс геофизических методов, геологические, горно-буровые, а вспомогательные – минералогические и геохимические методы. При этом при выполнении ВЭЗ необходима сеть наблюдений в 4000*1000 или 2000*500 м, профильной магнитной съемки 2000*100 м, гравиметрической съемки – 4000*1000 или 2000*1000 м. На площадях сложного строения геологическая съемка масштаба 1:50000 сопровождается симметричным электропрофилированием по сети 500*100-50 м и магнитной съемкой по сети 500*50 м.
На участках проявления пятой группы месторождений с отчетливыми комплексными аномалиями поиски выполняются полным комплексом методов, который позволяет выявлять сложные комплексные аномалии и сосредоточивать на них горно-буровые работы. Применительно к тому или иному типу месторождений полезных ископаемых приходится разрабатывать свой рациональный комплекс методов, ориентируясь на характер возможных аномалий, создаваемых ожидаемым объектом. Плотность сети наблюдений будет определяться минимальными размерами предполагаемых промышленно интересных рудопроявлений и обычно не превышает 2000*500 или 500*50 м.
В общем комплексе поисковых методов, используемых для выявления месторождений рассмотренных групп, значение каждого выбираемого метода неодинаково. Применительно к тому или иному типу месторождений разных групп и внутри каждой группы необходимо разрабатывать свой рациональный комплекс методов, ориентируясь на характер тех аномалий, которые могут быть созданы ожидаемым объектом. Примеры систем поисковых работ, применяемых при поисках месторождений разных групп, приведены в учебном пособии В.В.Аристова [1975]. В результате составляются геолого-поисковые карты масштабов 1:25000…1:5000, разрезы и подсчитываются прогнозные ресурсы полезного ископаемого по категориям Р2, реже Р|.