Прогнозирование и поиск месторождений полезных ископаемых

Дисциплина “Прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых” относится к числу базовых, формирующих профессиональные знания у студентов специальности 080200 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых». Она является составной частью одного из наиболее творчески развиваемых в последнее время научных направлений – геологического прогнозирования, обосновывающего условия и места нахождения месторождений полезных ископаемых, способы наиболее эффективного их выявления

Геологоразведочные работы, осуществляемые на территории Российской Федерации и стран СНГ, включают в себя геологическое картирование, прогнозирование и поиски , разведку месторождений полезных ископаемых Они имеют свои особенности, касающиеся как объектов изучения, так и методологии обоснования каждого вида работ, методики их выгюлнения Успешному наращиванию минерально – сырьевой базы России и других стран бывшего СССР во многом способствовала создание В М Крейтером (1940) и его последователями самостоятельной науки «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых» Эта дисциплина стала сразу же профилирующей в учебных горно – геологических вузах при подготовке инженеров – геологов. Огромный накопленный опыт в последующий период по прогнозированию, поискам и разведке месторождений полезных ископаемых получил обобщение в многочисленных статьях, монографиях, методических указаниях и учебной литературе. Чрезвычайно широкий диапазон рассматриваемых при этом вопросов, отличие применяемых для решения поставленных задач методов привело к тому, что в середине 70-х годов курс «Поиски и разведка МПИ » был подразделен на две самостоятельньиэ дисциплины – “Прогнозирование и поиски МПИ” и “Разведка и геолого – экономическая оценка МПИ” (что и нашло отражение в учебных планах). При этом общие методологические основы и главные принципы подхода к изучению недр остались едиными.

Минеральное сырье, извлекаемое из недр, играет ведущую роль в экономике большинства государств. Последние десятилетия характеризуются не только огромным ростом потребления минерального сырья, но и расширением минерально-сырьевой базы в районах сложившихся производстве иных комплексов (к которым относится и Уральский регион). Основным резервом при этом являются так называемые «труднооткрываемые» месторождения , к числу которых относятся скрытые, логребенньге, скрыто-погребеннью (т.е. не выходящие на поверхность), а также новые нетрадиционные типы месторождений. Все сказанное требует больших интелектуальных усилий, разработки и внедрения новых методик и технологий, значительных затрат времени и средств.

Обеспеченность минерально – сырьевыми ресурсами промышленности Российской Федерации крайне ухудшилась после распада.СССР Так, по данным ВИЭМСа , в России после 1991 г осталось железа -57%, меди – 53%, свинца – 34%, цинка – 49%, золота – 52%, серебра – 38%, алюминия – 77%, олова -90%, молибдена – 40%, вольфрама – 40%, марганца – 5%, хрома -3% и т.д. Урал давал 25 -30% железных и медных руд, 70% алюминиевого сырья (бокситов), около 90% хризотил – асбеста и калийных солей. Однако в силу определенных причин (нарушение связей между объектами добычи и переработки как в регионе, так и в странах СНГ; резкое сокращение госбюджетных ассигнований на геологоразведочные работы и строительство горнодобывающих предприятий . падение жизненного у ровня населении горнорудных районов и др) добыча большинства полезных ископаемых в последние годы резко сократипась на 20 – 40 и более процентов все это предопределило необходимость разработки новых подходов и стратегий разведки , добычи и переработки минерального сырья в регионе (Корогеев, Лещиков, Предан и др. 1997). Она должна исходить как из потребностей региона и внешних потребителей (Россия, страны СНГ и дальнего зарубежья), так и спроса на отдельные виды минерального сырья с учетом разведанных запасов и прогнозных ресурсов. В новой концепции предусматривается.

Определение приоритетных видов минерального сырья при геологоразведочных работах. Среди них: топливно – энергетические ресурсы – нефть, газ, уголь, драгоценные металлы и камни – золото, платина, алмазы, изумруды и др., дефицитные полезные ископаемые – хромиты, марганцевые руды, богатые железные руды, подземные пресные и минеральные воды.

Определение первоочередных направлений геологоразведочных работ с учетом выбора объектов в районах с наиболее острыми социальными проблемами и на площадях, максимально приближенных к потребителю

Учет и оценка техногенных запасов минерапьного сырья (в отвалах вскрышных пород, в шлаках, золо – и хвостохранилищах). Принципы, методы и подходы, требуемые для решения большинства сформулированных выше геологических задач, и рассматриваются в объеме дисциплины «Прогнозирование и поиски МПИ»

В предлагаемом учебном пособии отражен многолетний опыт чтения лекций по дисциплине «Прогнозирование и поиски МПИ» применительно к специальности 090200 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых». Использованы сведения, заимствованные как из литературных источников (учебных пособий, монографий, отдельных статей), так и авторские При этом сделан определенный акцент на изложении материала, раскрывающего особенности локализации и поисковой оценки месторождений полезных ископаемых на Урале.

Принципы и задачи изучения недр для целей прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых

В полном объёме недра Земли недоступны для наблюдения и изучения. Поэтому они исследуются выборочным путем посредством сети пространственно разобщенных точек наблюдений в естественных обнажениях, горных выработках, буровых скважинах. От густоты сети наблюдений зависит полнота и достоверность информации по геологическому строению, прогнозным ресурсам, запасам сырья изучаемого рудного района, рудного узла, рудного поля или месторождения.

Геологоразведочный процесс в конечном итоге всегда направлен на выявление и оценку ресурсов, затем запасов залегающих в недрах полезных ископаемых. Министерством природных ресурсов Российской Федерации определяется последовательность и полнота геологического изучения недр с целью обеспечения рационального использования, воспроизводства и охраны минерально-сырьевых ресурсов страны. В основу прогнозирования, поисков и разведки любого месторождения заложены единые подходы и принципы. А.Б. Каждан в основу методологического подхода к изучению недр определил такие положения:

1) принцип последовательных приближений,

2) принцип аналогии,

3) принцип выборочной детализации наблюдений.

По принципу последовательных приближений изучение недр осуществляется от общего к частному. При прогнозе, поисках и разведке полезных ископаемых изучение начинается с выделения крупных рудоносных площадей – минерагенических провинций, минерагенических зон, рудных районов и отбраковки заведомо безрудных территорий. После этого производится более детальное изучение выявленных рудоносных площадей с последовательным выделением наиболее продуктивных структур и участков, отвечающих рангам рудных узлов и рудных полей. Завершается процесс обнаружением, оценкой и разведкой месторождений полезных ископаемых с подсчетом прогнозных ресурсов и запасов минерального сырья. Дается геолого-экономическая оценка значимости запасов. Реализация принципа последовательных приближений происходит путём разделения общего геологоразведочного процесса на этапы и стадии, которые и обеспечивают последовательные приближения в познании месторождений как конечных продуктов общего процесса геологических исследований.

Принцип аналогии базируется на сходстве условий залегания, строения, состава и масштаба месторождений, сформированных в близких геологических условиях. Общими свойствами обладают формационные и геолого-промышленные типы месторождений полезных ископаемых. Степень подобия рудных объектов всегда выше у близко расположенных объектов. Ещё большим подобием обладают рудные залежи конкретного рудного поля и месторождения, особенно смежные участки их. С позиции принципа аналогии необходимо создавать аналоги – эталоны объектов для решения прогнозно-минерагенических, поисковых и разведочных задач. Такие проблемы решают разрабатываемые методы и приемы моделирования рудоносных площадей и рудных месторождений.

Принцип выборочной детализации предусматривает сочетание геологоразведочных работ в объеме всего объекта исследований с выборочными, более детальными работами на отдельных участках. Важно правильно выбрать эталонные участки и обеспечить рациональное сочетание общих и детализационных работ и оптимальную степень геологических наблюдений. Участки детализационных работ, как эталоны-аналоги, должны быть представительными для изучаемого объема недр. При выполнении поисков опережающие детализационные работы проводятся на рудопроявлениях, геофизических и геохимических аномалиях, а при разведке – на типичных участках месторождений, рудных зон или залежей. На эксплуатируемых объектах в качестве эталонов-аналогов выступают типовые отработанные участки месторождений.

Задачи геологического прогнозирования

Стратегия поисков новых месторождений полезных ископаемых строится на целенаправленном и эффективном выборе объектов для дальнейших геологических исследований. Точный и надежный геологический прогноз резко повышает результативность поисков. Отсюда важнейшим направлением становится совершенствование методов прогноза рудоносных площадей и месторождений. Прогнозирование рудоносных территорий и рудных объектов осуществляется на всех этапах и стадиях общего геологоразведочного процесса. Прогноз размещения рудных полей, месторождений, их внутреннего строения, масштаба и практического значения, содержащихся в них ресурсов полезных ископаемых представляет собой важнейшую конечную цель геологического изучения недр. Фактический материал, получаемый после завершения каждой стадии геологоразведочных работ, расширяет и углубляет представление об исследуемом рудном объекте, позволяет опровергнуть или подтвердить сделанные ранее выводы, более точно интерпретировать наблюдаемую геологическую ситуацию как благоприятную или неблагоприятную для локализации промышленного оруденения. Критериями перспективности рудных объектов служат прогнозные ресурсы полезных ископаемых категорий Р1, Р2, Р3 [1].

Согласно приказу Министра природных ресурсов Российской Федерации от 11.12.06 № 278 введена “Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых”.

Прогнозными считаются ресурсы неразведанных или необнаруженных месторождений полезных ископаемых, наличие которых предполагается на основании благоприятной геологической обстановки, прямых или косвенных поисковых признаков образования, размещения месторождений определенных генетических, формационных, промышленных типов. Прогнозные ресурсы устанавливаются преимущественно без привязки к конкретным рудным телам и характеризуют объем недр, в котором предполагается залегание рудных тел.

Прогнозные ресурсы категории Р1 учитывают возможность расширения границ распространения полезного ископаемого за контуры запасов С2 или выявления новых рудных тел полезного ископаемого на рудопроявлениях, разведанных или разведуемых месторождениях. Для количественной оценки ресурсов этой категории используются геологически обоснованные представления о размерах и условиях залегания известных тел. Оценка ресурсов основывается на результатах геологических, геофизических и геохимических исследований участков недр возможного нахождения полезного ископаемого, на материалах структурных и поисковых скважин, а в пределах месторождений – на геологической экстраполяции структурных, литологических, стратиграфических и других особенностей, установленных на более изученной их части, ограничивающих площади и глубину распространения полезного ископаемого, представляющего промышленный интерес.

Прогнозные ресурсы категории Р2 учитывают возможность обнаружения в бассейне, рудном районе, узле, поле новых месторождений полезных ископаемых, предполагаемое наличие которых основывается на положительной оценке выявленных при крупномасштабной (в отдельных случаях среднемасштабной) геологической съемке и поисковых работах проявлений полезного ископаемого, а также геофизических и геохимических аномалий, природа и возможная перспективность которых установлены единичными выработками. Количественная оценка ресурсов, представления о размерах предполагаемых месторождений, минеральном составе и качестве руд основаны на комплексе прямых и косвенных признаков рудоносности, на материалах отдельных рудных пересечений, а также по аналогии с известными месторождениями того же формационного (геолого-промышленного) типа. Прогнозные ресурсы выявляются при крупномасштабной геологической съемке, поисках и (частично) при геологических съемках с комплексом прогнозно-поисковых работ, геолого-минерагеническом картировании масштаба 1: 200000. Прогнозные ресурсы в количественном выражении с привязкой к локальным площадям служат основой для постановки детальных поисковых работ.

Прогнозные ресурсы категории Р3 учитывают лишь потенциальную возможность открытия месторождений того или иного вида полезного ископаемого на основании благоприятных геологических и палеогеографических предпосылок, выявленных в оцениваемом районе при средне-мелкомасштабных геолого-геофизических и геологосъемочных работах, дешифрировании космических снимков, а также при анализе результатов геофизических и геохимических исследований. Прогнозные ресурсы категории Р3 оцениваются при геологосъемочных работах масштаба 1: 200000 с комплексом прогнозно-поисковых работ, геолого-минерагеническом картировании масштабов 1: 200000 и 1: 500000, а также по итогам геологического картографирования масштаба 1: 1000000. Их количественная оценка производится без привязки к конкретным объектам [3].

Количественно оцененные ресурсы служат основанием для постановки геологического картографирования масштаба 1: 50000 и поисковых работ.

Количественная и качественная оценка прогнозных ресурсов производится до глубин, доступных для эксплуатации при современном и возможном в ближайшей перспективе уровне техники и технологии разработки месторождений, на основе ориентировочных технико-экономических расчетов.

По результатам геологического прогноза принимаются решения о целесообразности проведения дальнейших более детальных геологосъемочных, поисковых, оценочных и разведочных работ на выделенных перспективных участках, основанные на геологоэко-номической оценке ожидаемых ресурсов полезных ископаемых.

Геологический прогноз опирается на известные и новые эволюционные закономерности геологического строения земной коры и мантии – на структурно-тектонические, петрологические, формационные, геофизические, геохимические, металлогенические и прочие закономерности образования месторождений. Точность и надежность прогноза во многом зависят от качества геологической информации, которая привлекается для построения прогнозных заключений. Конечным результатом абстрагирования реальной геологической системы и рудных объектов становится их упрощенные модели – геолого-генетические, структурно-тектонические, геолого-формационные, геофизические, геохимические, физико-химические, изотопно-геохимические, статистические и другие. Эти модели с помощью определенных процедур позволяют получить новую прогнозную информацию о поведении рассматриваемой системы. Если рудное поле, месторождение рассматривать как геологическую систему, то элементами его структуры можно считать типы пород и руд, связи между элементами – все процессы породо- и рудообразования, а состояние системы – совокупность количественных параметров, характеризующих ресурсы месторождений, его размеры, условия залегания и т.п. Важнейшими прогнозными показателями являются масштабы и качество ресурсов полезных ископаемых, объемы или линейные параметры месторождений, рудных тел, особенности их состава, строения и т.п.А.Г. Харченков отмечает такие особенности прогноза минерально-сырьевых ресурсов:

1) использование геологических прогнозов как основы экономических прогнозов развития и освоения минерально-сырьевой базы отраслей народного хозяйства;

2) существование обратной связи между прогнозом ресурсов полезных ископаемых и прогнозом развития народного хозяйства страны;

минеральный сырьевой ресурс азия

3) многовариантность способов реализации прогнозных ресурсов в разведанные запасы и необходимость выбора оптимальных путей удовлетворения потребностей народного хозяйства в минеральном сырье;

4) обоснованность геологического прогноза минеральных ресурсов и экономических прогнозов развития минерально-сырьевой базы страны или отдельного региона на допущении о закономерной эволюции геологических процессов и возможностей выявления и использования этих закономерностей;

5) прямая зависимость точности и надежности прогнозов от качества исходной информации и совершенства научно-методических основ прогнозирования.

С точки зрения применимости методов анализа и прогноза геологических систем используются такие подходы:

1) изучение материальных тел;

2) рассмотрение абстрактных моделей поведения элементов;

3) исследование источников и каналов информации [1].