Лекции - Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых
Подождите немного. Документ загружается.
Очевидно, что чем крупнее масштаб геологической карты и сложнее
геологическое строение района, тем большее количество точек наблюдения
требуется на единицу исследуемой площади для того, чтобы карта
удовлетворяла требованиям кондиции. По существующим нормам, в
зависимости от сложности геологического строения изучаемой площади,
требуется определенное число точек наблюдений на 1км региональных
съемок.
В общем случае, при геологическом строении средней сложности, на
1см
2
карты данного масштаба должна приходиться одна точка наблюдений.
При проведении геологических съемок масштабов 1:100000 – 1:200000
обязательным условием является проходка необходимого числа горных
выработок, а также буровых скважин, объем которых зависит от степени
обнажения горных пород. При этом точки наблюдения на исследуемой
площади должны быть распределены более-менее равномерно. Сгущение
наблюдений необходимо для прослеживания и оконтуривания наиболее
важных элементов. Участки, где обнаружены полезные ископаемые,
обязательно должны быть изучены более детально. Следует установить
геологическое положение оруденения, типы минерализации, примерные
контуры оруденения, а также собрать необходимые данные об экономике
перспективных территорий. Эти материалы являются основой для
проектирования последующих детальных поисков.
По результатам выполнения указанных исследований проводится
тщательный анализ выявленных поисково-геологических закономерностей,
поисковых признаков, рудопроявлений и месторождений. На основании
этого осуществляется прогнозирование и выделяются площади для
постановки детальных поисков.
Детальные поиски методом геологической съемки проводятся на этих
перспективных площадях, выявленных в результате региональных общих
поисков. Главнейшими задачами крупномасштабных съемок являются:
1) Выявление месторождений полезных ископаемых и отдельных
рудных тел, а также установление закономерностей в их пространственном
размещении;
2) Изучение геологического строения и истории формирования
исследуемой территории;
3) Установление приблизительных границ рудных полей,
месторождений и отдельных рудных тел;
4) Установление важнейших геологических показателей для
направления поисково-оценочных выработок и буровых скважин;
5) Сбор необходимых геологических материалов для перспективной
оценки выявленных месторождений полезных ископаемых.
Для решения перечисленных задач должны быть использованы ранее
известные, а также выявленные в процессе геологической съемки поисковые
предпосылки и признаки.
Во многих случаях целесообразно и даже необходимо одновременно с
геологической съемкой применять геофизические методы исследований, а
также другие методы поисков, которые не только помогают выявлять
полезные ископаемые, но и способствуют расшифровке геологического
строения исследуемой площади. На некоторых объектах основная геолого-
структурная съемка должна дополняться специализированными съемками:
геоморфологической, минералогической, петрографической, литологической
и другими. Границы площадей съемок должны выходить за контуры рудных
или угленосных пород, рудных полей, месторождений и ореолов их
рассеяния.
Наземные геолого-минералогические методы
Они объединяют три группы методов: обломочно-речной, валунно-
ледниковый и шлиховой.
Обломочно-речной – один из самых старых методов,
сформулированный еще Ломоносовым. Он практически состоит в
нахождении и прослеживании рудоносных обломков, а также обломков
характерных вмещающих пород. Степень окатаности обломков ориентирует
в вопросе о дальности их переноса. При обнаружении в русле или на берегу
реки рудных обломков или гальки, вверх по течению речки прокладывается
поисковый маршрут. При этом по ходу маршрута рудные обломки обычно
встречаются все чаще и чаще, а степень окатаности их постепенно
уменьшается. Исчезновение обломков в аллювии говорит о том, что уже в
данном месте рудные обломки поступают со склона, т.е. из делювия.
Дальнейшие поиски ведутся уже на склоне с учетом формы обломочного
веера. А канавы и мелкие шурфы проходится вблизи последних верхних
обломков.
Валунно-ледниковый метод применяется прежде всего в северных
странах. Направление движения ледника определяется по шрамам на
ледниках, с ориентировкой которых совпадает направление переноса
валунов, а последние в свою очередь зависят от направления понижения
рельефа. Некоторые указания на направление транспортировки валунов
может дать ориентировка моренных холмов, оз. При движении ледников
коренные породы стираются, выпахиваются, шлифуются и весь материал,
включая и рудоносный, перемещается на значительные расстояния.
Рассеивание валунов образует вторичный ореол рассеяния, связанный с
ледниковой эрозией. Четкий конус рассеяния прослеживается на расстоянии
до 20км.
С поисковой точки зрения наибольшую ценность представляют валуны
из донных морен, особенно близких по составу к породам, на которых они
залегают. Практические поиски по валунно-ледниковому методу начинаются
с момента обнаружения первых валунов-указателей. Эти валуны могут быть
найдены в результате систематических поисков, но нередко они встречаются
случайно местными жителями или при рытье каналов или проведении дорог.
Поисковая задача в этом случае ясна: после обнаружения первого рудного
валуна-указателя, необходимо отыскать источник сноса рудных обломков и
встречаемых с ними рудных пород. От коренного месторождения валуны
расходятся в виде веера, расширяющегося в сторону движения ледника.
Нанесенная на карту схема распространения валунов должна дать
возможность построить по ней валунный веер, вершина которого укажет на
площадь, наиболее перспективную для отыскания под ледниковыми
отложениями коренного месторождения.
Шлиховой метод
Заключается в обнаружении, а затем в постепенном прослеживании
полезных минералов в глинах. Шлихи получаются путем промывки
аллювиального и делювиального материала, который через определенные
интервалы отбирается вдоль долин рек и ручьев до того места, откуда он
поступает.
Существует 3 основные задачи, которые решаются шлиховым методом:
1) обнаружение коренных месторождений различных месторождений
полезных ископаемых;
2) выявление участков аллювия, делювия и элювия с повышенной
концентрацией полезных минералов;
3) выявление общей геологической и металлогенической
характеристики района.
Шлихи, отражающие состав минеральных вторичных ореолов
рассеяния помогают восстановить картину разрушения, переноса и
концентрации полезных минералов. Шлиховой способ применим для
отыскания определенной группы полезных минералов с большим удельным
весом и стойкостью, находящихся в тяжелой фракции рыхлых отложений.
К таким минералам относятся: Au, Pt, касситерит, алмаз, вольфрамит,
рутил и другие.
Возможность применения метода зависит от следующих факторов:
- стадии эрозионного – аккумулятивного цикла речной долины;
- климата;
- степени расчлененности рельефа;
- крутизны склона и т.п.
Шлиховой метод применяется начиная с обзорных поисково-
съемочных работ масштаба 1:100000 и мельче и до детальных масштаба
1:1000 и крупнее, но задачи, решаемые этим методом во всех случаях будут
различны различны. При поисково-съемочных работах масштаба 1:200000,
1:100000 расстояние между пробами 1-2км. Шлиховой метод позволяет
выявить наиболее перспективные участки путем составления шлиховых карт,
а при детальных работах (1:10000 и крупнее) расстояние между пробами
составляет сотни-десятки м. Он обеспечивает обнаружение коренных и
россыпных месторождений. При опробовании рек, пробу нужно брать из
отложений выше или ниже впадения притоков, чтобы установить роль
каждого в накоплении шлиховых минералов.
Всю гидрографическую сеть известный геолог разделил на 2 типа,
хотя Белибин разделил на 4 типа:
1) фаза существования разработанной долины старого цикла эрозии;
2) фаза углубления долины;
3) фаза расширения долины;
4) фаза существования разработанной долины нового цикла эрозии.
При опробовании речных русел в гидрографических сетях первого типа
особое внимание следует уделять времени года и количеству и характеру
атмосферных осадков. В период большой весенней воды проводить
опробование бесполезно.
Для шлихового опробования благоприятно время быстрого спада воды.
В пределах гидрографической сетки 2 типа.
Опробовать следующие обрывы у днища оврагов и промои, больше
всего приходится опираться на глубокие закопушки и шурфы, закиданные по
линия поперек широких долин.
Очень важны те места, где аллювий и делювий выходят на дневную
поверхность выше уровня воды в реке и в местах, где вскрыт плотиковые и
приплотиковые участки. Плотик – поверхность коренных пород,
подстилающая россыпные месторождения полезных минералов.
На таких участках имеют возможность опробовать отличительные
долины без производства шурфовых работ и опробовать количественное
содержание полезных компонентов, близкое к истинному.
Необходимо взятие проб в местах максимального скопления тяжелой
фракции: на косах, в заторах и т.д.
При детальных поисковых работах необходимо регулярно проверять
делювиальные склоны, особенно внимательно нужно относиться к участкам,
примыкающим к тем интервалам рек, где в шлиховых пробах установлено
наличие полезных ископаемых. К этим площадям иногда приурочены
выходы коренных месторождений.
При исследовании делювия по склонам через интервал 50-200м в
зависимости от масштаба работ, берут шлиховые пробы из закопушек в 10-
20м до уровня воды, по простиранию склона с целью прослеженности
выхода коренных месторождений.
Минералы, в зависимости от формы и размера зерен, переносятся
речными потоками 2 способами:
1) во взвешенном состоянии;
2) путем волочения и перекатывания в долинах аллювиальных
отложений.
Очень мелкие зерна, несмотря на значение расстояния
транспортировки, сохраняют свое первоначальное и не поддаются
окатаности. Крупный материал, переносимый на небольшое расстояние,
бывает раздроблен и окатан.
Промышленные россыпи касситерита обычно встречаются не далее,
чем в 5-6км от коренного месторождения, очень редко до 15.
Облик некоторых минералов в шлихе иногда дает возможность грубо
определить генетический тип месторождения и его масштаб.
Кроме формы кристаллов, имеет значение цвет, ассоциация и
химический состав минералов.
При взятии шлиха должны быть зафиксированы место отбора пробы и
дана его геоморфологическая характеристика, должен быть описан состав
рыхлых отложений, требует учета и величина пробы, т.к. зная исходный вес,
можно пересчитать количество шлиха и содержание ценных компонентов на
1м
3
/т рыхлых отложений. При обработке шлиха нужно соблюдать
следующие правила:
1) труднопромывочные пробы еще в первой стадии промывки
освободить от главного вещества отмучиванием;
2) для поисковых задач домывать шлих только до серого цвета, считать
контрольным минералом гранат;
3) не сильно прокаливать шлих при сушке.
Результаты проведения шлиховых поисков оформляются в виде
шлиховых карт, на которые наносятся данные анализа имеющихся проб.
Шлиховые карты, в зависимости от схемы отбора бывают площадные,
при более или менее равномерном распространении точек взятия проб, и
маршрутные, освещающие отдельные речные системы. Практика
составления таких карт говорит о целесообразности нанесения результатов в
виде изолиний содержания полезных компонентов или в виде линий с
изменяющейся толщиной, зависящей от количества полезных минералов.
Эти линии проводятся вдоль рек путем соединения пунктов опробования с
одинаковыми полезными минералами. Для маршрутных карт удобнее
обозначения, которые дают представление о направлении сноса минералов и
об участках их максимального скопления. Площадные карты в изолиниях
различной концентрации минералов вскрывают картины вторичных ореолов
рассеяния.
Часто практикуется составление карт с кружками пункта взятия проб.
Геохимические методы
Геохимические поиски проводятся на различных стадиях
геологического изучения. Этими методами выявляются районы повышенной
концентрации в тех или иных элементах породы. Общая зараженность пород
устанавливается на первых этапах геологического изучения. Участки
повышенных содержаний называются геохимическими аномалиями,
нуждающимися в геологической интерпретации и оценке, т.к. только часть
этих аномалий оказывается ореолами рассеяния, связанными с
месторождениями полезных ископаемых.
Обработка аномалий требует характерных значений геологии района и
промышленных типов месторождений. Первичные ореолы рассеяния
помогают обнаруживать и рассеивать месторождения, как выходящие на
поверхность, так и слепые, главным образом в процессе детальных работ.
Размеры первичных ореолов рассеяния по много раз больше размеров
рудных тел. Смысл работ заключается в опробовании коренных пород с цель.
оконтуривания в них первичных ореолов. Обычно эти исследования
проводятся на всех стадиях детальных работ.
При предварительных исследованиях проводятся специальные опытно-
литологические работы, имеющие целью получить данные об интенсивности.
форме и размере ореолов, их зональности и особенно для выявления
элементов индикаторов. После этих работ устанавливается список
определенных в каждой пробе компонентов.
Исследования показали: на свинцово-цинковых месторождениях в
значительных количествах присутствуют мышьяк, Cd и серебро, на урановых
– свинец, молибден; это элементы-спутники, которые играют в
геохимических исследованиях очень важную роль.
Иную роль играют вторичные ореолы рассеяния, на исследовании
которых основаны основные геологических методов поисков. На поисках и
оценке вторичных ореолов построены различные виды геохимических
методов: металлометрическое опробование потоков рассеяния,
металлометрическая съемка по ореолам рассеяния, гидрогеохимический
метод, газовый метод, биохимический метод и геоботанический метод.
Применение перечисленных методов дает эффект в определенных
геологических и географических условиях. Правильный выбор их и
рациональное комлексирование с другими методами поисков и геологиеской
съемки возможны только при хорошем знании самих методов и условий их
применения.
Сущность металлометрической съемки и металлометрического
опробования заключается в отборе проб с последующим их химическим
анализом. Результаты поисков геохимическими методами в огромной мере
зависят от успехов самого спектрального анализа, который является ведущим
геохимическим методом. Однако существуют и другие способы быстрого и
дешевого анализа: люминесцентный анализ, микрохимический и некоторые
другие. В настоящее время широкое распространение получил
высокопроизводительный полуколичественный спектральный анализ.
Методы спектрального анализа непрерывно совершенствуются и если еще
недавно некоторые элементы определялись очень грубо, то в настоящее
время большинство элементов устанавливается в высокой степенью,
точности как качественно, так и количественно.
Металлометрическую съемку гидрографической сети целесообразно
применять до использования всех других методов, она может проводиться
при различных видах съемки, но с наибольшим эффектом при масштабах
1:200000 и 1:500000. Этот метод подходит к опробованию почти всех
металлов и даже тех, руды которых представлены устойчивыми минералами.
Пробы можно брать из любых участков аллювиальных отложений, но дальше
от бортов долин. Ориентировочная густота отбора проб из донных осадков
при геологической съемке масштаба 1:25000 составляет 100м. Опробование
донных осадков позволяет дать предварительную оценку металлоносности
плохо изученных районов, поэтому оно обычно предшествует геологической
съемке или сопутствует ей. При отборе проб из донных осадков можно
учитывать, что лучшими сорбентами являются растительные остатки,
гумусовые вещества и глинистые минералы, но отбор проб нужно проводить
только по одному из выбранных сорбентов.
Металлометрическую съемку гидрографической сети целесообразно
сочетать с гидрохимическим методом поиска, а также со шлиховым
опробованием. Этот метод имеет ряд достоинств. Он позволяет:
1) Прослеживать потоки рассеяния в руслах пересохших водотоков;
2) Фиксировать тонкодисперсную форму рассеяния, не улавливаемую
шлиховыми опробованиями;
3) Одновременно фиксировать механические и солевые потоки
рассеяния;
Все полученные данные наносят на геохимические карты, создаваемые
на геологической топооснове. Данный вид металлометрической съемки дает
наибольший эффект в районах с гидросетью, находящейся в стадии активной
эрозионной деятельности.
Металлометрическая съемка по ореолам рассеяния
Такая съемка заключается во взятии проб той или иной фракции (чаще
всего почвенного слоя над эллювиально-деллювиальными отложениями) на
глубине от первых сантиметров до 1м. В этих пробах стремятся установить
присутствие элементов, которые образуют, прежде всего, солевые ореолы.
Применение металлометрической съемки по ореолам рассеяния, как и других
методов, предназначается, прежде всего, для поисков металлических и
некоторых неметаллических месторождений при глубинах 2-3м, максимум
до 10м. В противном случае этот метод малоэффективен и нужно проводить
отбор проб из специально пробуренных скважин. Металлометрическая
съемка производится на всех стадиях поиска от масштаба 1:1000000 до
1:10000. При разных масштабах разные задачи. Профили
металлометрической съемки ориентируются в крест господствующего
простирания структур с тенденцией сгущения сети опробования на
перспективных участках. Густота сети образуется с требованием инструкции
и определяется масштабом. Необходимо не менее одного пункта взятия
пробы на 1см2 карты. При более детальной съемке – 4 пункта минимум.
Опробование ведется обычно по прямоугольной сети. Пункты взятия проб
располагаются на линиях, ориентированных в крест предполагаемой
вытянутости ореолов.
Гидрогеохимический метод поиска
Этот метод поисков рудных месторождений основан на изучении
закономерностей в изменении состава грунтовых вод под влиянием рудных
тел. Он отличается от металлометрического метода (кроме большей
глубинности) возможностью применения в специфических условиях,
например, в увлажненных областях с обильным проявлением поверхностных
вод и разветвленных водотоков. В настоящее время установлено, что
гидрогеохимическим методом можно обнаружить прежде всего урановые,
молибденовые, медные и цинковые месторождения. К числу
неблагоприятных условий для применения гидрогеохимического метода
относятся:
1) пустынные и полупустынные условия;
2) очень большое количество атмосферных осадков;
3) общая повышенная минерализация вод;
4) наличие многолетней мерзлоты.
Этот метод нужно применять при глубоких наносах, на предгорных
равнинах, для поиска погребенных месторождений и т.д. Характеристика
подземных вод может служить или прямым, или косвенным признаком
наличия в районе рудных месторождений. Прямым признаком является
повышенное содержание металлов в подземных водах. К косвенным
признакам относятся:
1) повышенное содержание металлов-спутников;
2) повышенное содержание сульфат-ионов к хлор-иону;
3) пониженное значение pH.
Успешность применения описываемого метода зависит от времени
проведения работ. В районах с избыточным увлажнением и большим
количеством водоисточников нужно работать в наиболее сухое время года. А
в районах с аридным климатом в момент наиболее высокого стояния
грунтовых вод. Пробы воды отбирают из источников эксплуатационных
источникво, скважин, шурфов, поверхности водотоков и болот; при
отсутствии водоисточников закладывают специальные шурфы. Объем пробы
зависит от веса сухого остатка. При сухом остатке более 500г на литр,
рекомендуется брать пробы 0.1л, а менее 100 млг на литр – объемом 1 литр.
Пункты обследования водоисточников наносят на геологическую карту и
проставляют около них данные анализа. После этого выделяют на карте
участки с повышенным содержанием и широкой распространенностью того
или иного компонента. Кроме того, оставляют таблицы средних содержаний
и распространенности различных элементов для района в целом и для вод,
приуроченных к характерным геологическим формациям.
Газовый метод поисков
Этот метод основан на способности некоторых минеральных
ассоциаций самостоятельно или при взаимодействии с некоторыми
поверхностными агентами рассеиваться в рыхлых отложениях с выделением
в почвенный воздух специфических газообразных продуктов. Газовые
ореолы, образующиеся вокруг некоторых месторождений, относятся к числу
вторичных ореолов рассеяния. При поисках в зависимости от геологической
обстановки в исследуемом районе разбивается сеть пунктов или профилей и
в каждом пункте берется проба почвенного воздуха для определения в нем
содержания радиоактивных газов, эманаций ртути или углеводородных газов
при поисках нефти и газа, прежде всего, углекислого газа, кислорода,
сероводорода и других.
Метод газовой съемки применяется при детальной съемке масштаба
1:25000 и 1:5000.
К газовым методам относится и эманационный метод. Продукты альфа-
распада радиоактивных элементов представляют собой инертные газы,
прежде всего, радон, а также его изотопы октон и тарон которые являются
также радиоактивными элементами с различным периодом полураспада.
Горные породы при радиоактивном распаде выделяют эти эманации в
газообразную или в жидкую среду. В частности эти эманации
концентрируются в почвенном воздухе. Содержание эманации в почвенном
воздухе сравнивается с нормальным ее содержанием, которое колеблется от
0.1 до 10эман. Интерпретировать следует эманационные аномалии, т.е.
резкие, не менее чем в 3 раза, повышения радиоактивного фона.
Главным условием применимости эманационных методов является
наличие в исследуемом районе наносов мощностью не более 10м.
Оптимальная мощность – до 2м.
Биогеохимический метод поисков
Такие поиски основаны на изучении аномальных концентраций
химических элементов в различных продуктах биосферы или реакция
организмов на воздействие химических элементов среды с целью выявления
месторождений полезных ископаемых. Впервые этот метод предложен
Вернандским в конце 20-х гг. 20-го ст.
В зависимости от вида живого вещества различают
фитогеохимические, зоогеохимические, торфогеохимические и почвенные
методы поисков.
Фитогеохимические методы поисков основаны на определении
содержания химических элементов в золе травянистых, кустарниковых и
древесных растений.
Торфогеохимические методы поисков используют результаты анализа
торфов и болотных вод.
При зоогеохимических методах поисков используют анализы веществ,
обусловленные жизнедеятельностью животных, а также результаты изучения
различных живых организмов.
В основе почвенного метода лежит содержание химических элементов
в гумусовом слое или изучение специфических видов и форм
микроорганизмов в почве.
Применение биогеохимических поисков наиболее эффективно на
болотах, торфяниках, где отбор литохимических проб затруднен, а также в
условиях погребенных или выщелоченных ореолов рассеяния при мощности
наносов более 10м. Пробы отбираются по профилям, ориентированным в
крест простирания предполагаемых рудных структур. Массы проб
определяются требованиями спектрального или другого анализа.
Интерпретация результатов производится с учетом форм нахождения
элементов в рудных телах и ореолах, характера контакта тел с корнями
растений, наличия у растений физиологических барьеров поглощения, а
также масштабом оруденения. Наиболее эффективны эти методы при
проведении мелко- и среднемасштабных поисковых работ в комплексе с
геоботаническими и геохимическими методами. Практически применение
биогеохимического метода осуществляется таким образом: в крест
простирания рудоносной зоны прокладывают поисковые линии с интервалом
500-1000м в зависимости от детальности работ. Концы этих линий должны
находиться на заведомо безрудных породах. На каждой линии через
интервалы 50-10м собираются листья или обрезки веток растений, наиболее
распространенных в районе в количестве около 20г. Кроме того, в 2-3км от
участка поисков в заведомо безрудном районе собирают листья тех же
растений, чтобы иметь золы с фоновыми значениями. Результаты анализа
наносят на геологические карты и обычно проводят изолинии содержания
поисковых элементов и уже по полученным данным судят об ореолах
рассеяния, о возможном местоположении искомых рудных тел, о
возможности наличии слепых рудных тел на некоторой глубине и т.д. По
глубинности биогеохимический метод превосходит металлометрическую
съемку, но уступает гидрогеохимическому методу. Максимальная глубина,
доступная для обследования этим методом, определяется геологическими,
геоботаническими и почвенно-географическими условиями, из которых
важнейшим нужно считать глубину проникновения корней растений.
Наиболее достоверная цифра для оценки глубины – порядка 20-30м.
Геоботанический метод поисков
Этот метод можно рассматривать отдельно или совместно с
биогеохимическим. Еще с 15в. Геологам было хорошо известно, что между
рудной залежью и растительным покровом на поверхности существует
взаимосвязь, проявляющаяся преимущественно к определенным видам
растений.
Сущность метода заключается в том, что в облике строения флоры
стремятся обнаружить такие особенности, которые связаны с определенными
полезными ископаемыми. Геоботанический метод может быть использован в
5 основных направлениях:
1) для составления литологических карт;
2) для обнаружения неглубоко залегающих грунтовых вод;
3) для поисков соляно-купольных структур и тектонических
нарушений;
4) для обнаружения битумоносности нефти бурой и серой.