Лекции - Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

Здесь же можно назвать бактериальный метод. Присутствие в пробах

специфических бактерий, окисляющих углеводороды, служит поисковым

признаком на нефть и газ.

Аэрометоды

В последнее время широкое развитие получили

высокопроизводительные поисковые методы, известные под общим

названием аэрометодов, под которыми подразумевается специальный прием

работ с самолетов и вертолетов.

По сравнению с наземными способами поисков аэропоиски отличаются

резко повышенной экономичностью, скоростью и эффективностью.

Эффективность применения аэрометодов определяется следующими

факторами:

1) геологической изученностью района работ;

2) характером рельефа и его расчлененностью;

3) степенью обнаженности горных пород;

4) литологическим составом пород;

5) тектонической сложностью района;

6) климатическими особенностями и растительным покровом;

7) масштабом работ и высотой полета.

Что касается производительности аэрометодов, то в грубом

приближении можно считать, что, например, воздушно-радиометрические

поиски масштаба 1:50000 выполняются в 50 раз быстрее наземных, тем

более, что при одном полете можно выполнять несколько различных

способов поиска (например, одновременно проводятся гамма-съемка,

магнито- и электрометрия с параллельным проведением аэрофотосъемки).

Аэровизуальные наблюдения были первым приемом использования

полетов для геологических целей. Аэрофотосъемка с геологическим

дешифрированием и аэровизуальным наблюдением представляет собой

дальнейшее усовершенствование метода визуальных геологических

исследований. Ведущим методом работы является геологическое

дешифрирование, т.е. выявление на аэрофотоснимках данных о

геологическом строении территории по прямым и косвенным признакам.

Аэрофосъемка – дистанционный метод изучения земной поверхности

путем фотографирования в различных областях оптического спектра с

летательных аппаратов. Аэрофотоснимки сейчас выполняются

преимущественно в масштабе 1:30000 – 1:12000. Такой масштаб достаточен

для выявления крупных месторождений, например, угля, железных и

марганцевых руд, а в отдельных случаях железных шляп, которые

дешифрируются даже на простых черно-белых контактных отпечатках.

Лучшие результаты получаются при цветной фотографии.

По косвенным признакам, прежде всего по разломам и трещинам, а

также по характеру рельефа, цвету и растительности при дешифрировании

могут быть выявлены выходы кварцевых рудоносных жил, пегматитов,

речные террасы, с которыми связаны россыпи, карсты и т.п. Поисковое

дешифрирование аэрофотоснимков следует применять на всех этапах

поисков. При геологической съемке и предварительных поисках масштаба

1:200000 чаще всего используются аэрофотоснимки масштаба 1:30000. На

этих снимках успешно выявляются продуктивные свиты, зоны

минерализации, интрузивные тела, крупные разломы, контролирующие

размещение месторождений. Только объекты шириной менее 100м и малой

протяженности дешифрируются с трудом или могут быть обнаружены

только на более детальных аэрофотоснимках. Основная масса тел полезных

ископаемых имеет небольшие размеры и требует аэрофотосъемки масштаба

1:15000 или 1:5000. Такие масштабы аэрофотоснимков применяются обычно

при геологической съемке и поисках масштаба 1:50000 и крупнее. Как и у

всякого методы возможности дешифрирования ограничены. Большую

помощь поискам оно может оказать лишь в случае хорошей

дешифрируемости ландшафта.

Аэромагнитная съемка

Предложен метод геофизиком Логачевым в 1936г. С целью поиска

месторождений магнитных железных руд. В настоящее время этот метод

систематически применяется при геологическом картировании для

разделения областей развития осадочных, метаморфических и интрузивных

пород, для картирования интрузивных массивов и магнитных комплексов

метаморфических пород, для выявления и прослеживания зон тектонических

нарушений, а также при поисках месторождений магнитных железных руд,

месторождения цветных и редких металлов, приуроченные к зонам разломов

к контактам основных и ультраосновных массивов. Успешно применяется

аэромагнитная съемка и для выявления некоторых складчатых структур,

перспективных для поисков месторождений нефти и газа. Выполняется

аэромагнитная съемка по сети параллельных маршрутов на постоянной

высоте от уровня моря или поверхности Земли.

Плановое положение маршрутов определяется с помощью

аэрофотопривязки и радионавигационных систем. Аэромагнитная съемка

применяется в масштабах от 1:1000000 до 1:50000. Съемка в более крупных

масштабах осуществляется только при комплексных работах, а также в

отдельных случаях при использовании вертолетов. Масштаб аэромагнитной

съемки определяется расстоянием между маршрутами, высотой полета,

точностью измерения индукции поля и точностью привязки измеренных

данных к местности. Все эти факторы взаимосвязаны и учитываются

совместно. Основными переменными факторами при этом являются высота

полета и межмаршрутное расстояние. С увеличением высоты полета

возрастает ширина зоны охвата, но вместе с тем убывает интенсивность поля

локальных объектов и, следовательно, снижаются поисковые возможности

метода, т.к. в этом случае могут быть пропущены аномалии отдельных

рудных тел. На основании значительного опыта работ расстояние между

маршрутами, как правило, принимается равным 1см в масштабе съемки, т.е.

например 1км при масштабе 1:100000 и т.д. Высота полета изменяется в

зависимости от объекта съемки даже при одинаковых расстояниях между

маршрутами. Зоны контактов пород с различными магнитными свойствами

обнаруживаются по данным аэромагнитной съемки как зоны изменения

индукции магнитного поля. Наличие рудопроявления в зоне контакта

отмечается благодаря присутствию в них повышенных концентраций

ферромагнитных материалов, при этом происходит возрастание

интенсивности магнитного поля. Съемки с целью поисков месторождений

следует производить в масштабе от 1:100000 до 1:50000. В общем случае

такие съемки проводятся на базе предварительной съемки масштаба

1:200000, по результатам которой выявляются перспективные площади для

поисков. Вследствие высокой производительности и дешевизны

аэромагнитной съемки, она должна использоваться для направления других

поисковых работ с целью повышения эффективности поиска, поэтому в

общем случае аэромагнитные съемки целесообразно производить до

геологического картирования и поисков наземными методами с тем, чтобы

усилить в последние в районах, наиболее перспективных по данным

аэромагнитометрии.

Аэрогаммасъемка

Это метод измерения с воздуха интенсивности гамма-изучения

радиоактивных горных пород. Первая гамма-съемка была произведена в

1946г. Эта съемка заключается в измерении с помощью многоканального

спектрометра интенсивности поля гамма-излучения и включает в себя 3

этапа работ:

1) измерение гамма излучения горных пород на высоте полета и

выделение аномалий;

2) анализ выявленных аномалий;

3) наземная проверка аномалий и их геологическая интерпретация.

Определение концентрации радиоактивных элементов верхнем слое

земной коры по измерениям интенсивности гамма-излучения в воздухе

представляет довольно большие трудности. Для больших площадей

излучения (1000*100м и более) на высоте 200м интенсивности излучения

составляет около 20% от интенсивности на поверхности Земли. Для тел с

небольшой поверхностью излучения падение интенсивности гораздо

значительнее, например, если площадь поверхности излучения 60*20м, то

излучение, наблюдаемое на высоте всего 40м, составляет только 10% от его

интенсивности на поверхности Земли. Существенное значение в этом

отношении имеет и форма тела. Для удлиненных тел градиент убывание

интенсивности излучения с высотой больше, чем для тел изометрической

формы. Наблюдаемые аномалии по их интенсивности при прочих равных

условиях прямо пропорциональны концентрации радиоактивных элементов в

излучаемом слое. На измеряемую величину изучения оказывает влияние

также рельеф изучаемой местности и чувствительность регистрируемой

аппаратуры. Измеренная интенсивность излучения при последующем

изучении разделяется на нормальную аномальную. Методика

радиометрических съемок с воздуха определяется расположением системы

маршрутов, по которым производятся измерения, выбором расстояний между

маршрутами, высотой полета, а также условиями района съемки. В числе

других факторов решающую роль играет обнаженность коренных пород,

мощность наносов и рельеф земной поверхности. Расстояние между

маршрутами определяется масштабами съемки и составляет 1см на карте

данного масштаба. Небольшие по размерам аномалии могут быть

обнаружены только при полетах на небольшой высоте, не превышающей

первые десятки метров, следовательно, высота полетов должна быть по

возможности минимальной. По нормам безопасности, установленным

гражданским воздушным флотом, минимальная высота полета над равниной

составляет 25м. В горных районах, в зависимости от характера рельефа – 50 –

150м. Съемка обычно ведется в масштабе 1:25000, иногда масштаб доводят

до 1:10000. Аэрогаммасъемка весьма чувствительна в отношении мощности

наносов. При мощности наносов, превышающих 2м, излучение коренных

пород не может быть зарегестрировано при съемках. В таких случаях

объектом изучения являются ореолы рассеяния радиоактивных элементов в

наносах.

При интерпретации аномалий прежде всего устанавливаются значения

гамма-активности, соответствующее различным петрофизическим разностям

и стратиграфическим комплексам пород исследуемого района. На фоне

полей, характеризующих определенные комплексы пород, выделяются

локальные аномалии, отображающие особенности геологического строения

района и возможно отвечающие рудным объектам. Рассмотрению должны

быть подвергнуты все гамма-аномалии, превышающие возможную ошибку

наблюдения.

Первым важным критерием при оценке аномалий является их

интенсивность. Аномалии особо интенсивные, превосходящие окружающие

породы по интенсивности гамма-излучения в 2-3раза и более, должны

выделяться в число первоочередных для наземной проверки. Вторым

критерием обычно служит ширина аномальной зоны. Рудным зонам и

рудным телам обычно соответствуют узкие локальные аномалии,

представленные на графике гамма-съемки острыми высокими максимами.

ДОПИСАТЬ. Четвертым критерием служит геологическая обстановка, к

которой приурочена аномалия. Пятым критерием может служить взаимное

расположение аномалий. Анализ аномалий и вся основная обработка

результатов аэрогаммасъемки должны проводиться обязательно в процессе

полевых работ. Наземная проверка аномалий обычно проводится в 2 стадии:

предварительной и детальной. В ходе предварительной отбраковываются

какие-то аномалии. Эта предварительная стадия наземной проверки обычно

включает пешеходную, а иногда и аэросъемку площади аномалий,

геологическую рекогносцировку участка, изучение обнажений, осыпей и

имеющихся горных выработок. В отдельных случаях проводят проходку

нескольких новых выработок легкого типа, измерение гамма-активности

пород, изучение металлометрических и шлиховых проб, а также

эманационные измерения по отдельным профилям. Задачей детальной стадии

наземной проверки является окончательная оценка перспективности

оруденения. Основными видами работ при детальной наземной проверке

аномалий является геологическая съемка масштаба не мельче 1:10000,

площадная пешеходная гамма-съемка или эманационная съемка масштаба

1:2000, 1:5000, проходка канав, расчисток и шурфов, а в отдельных случаях и

бурение скважин.

Аэрогаммасъемка в настоящее время используется при геологическом

картировании в различных масштабах и при поисках месторождений

радиоактивных руд. Аэрогаммасъемка также применяется при поисках

нефтяных структур, которым соответствуют заметные минимумы гамма-

поля.

Дистанционные методы поисков

Принципиальная схема состоит из следующих блоков:

Сцена – то, что находится перед датчиком, она подлежит изучению.

При дистанционном наиболее часто используются излученные или

отраженные волны. Когда используются отраженные волны необходим

источник облучения. Он может быть пассивным (Солнце) или активным

(лазер, радар). Отраженные физические поля измеряются датчиком,

входящим в состав высотного комплекса (самолет, спутник), который кроме

измерений служит для первичной обработки и передачи данных наземных

исследований. Данные, закодированные в электромагнитном сигнале,

доставляются в наземный комплекс, в котором происходит их хранение,

прием, обработка, регистрация и т.д. После обработки данные обычно

передаются в кадровую форму и выдаются в качестве материалов

дистанционного зондирования, которые по традиции называются

космоснимками. Пользователь, опираясь на внешнюю базу даных, а также на

внешнюю базу данных, а также собственный опыт, проводит интерпретацию

данныхзондирования и создаёт геологическую модель сцены, которая

предназначена для решения постоянных геологических задач. Достоверность

модели проверяется сопоставлением модели и сцены.

Р(1) Коля

Виды дистанционных зондирований:

1) Радарная съемка – важнейший вид дистанционной съемки,

используется в условиях, когда непосредственное наблюдение поверхности

затруднено различными природными условиями. Она может проводиться в

темное время суток, поскольку является активной. Для радарной съемки

обычно используются радиолокаторы бокового обзора, установленные на

самолетах или искуственного спутника Земли. С помощью этого

радиолокатора дистанционная съемка осуществляется в радиодиапазоне

электромагнитного спектра. Сущность съемки заключается в посылке

радиосигнала, отражающегося от поверхности изучаемого объекта и

фиксируемого на пприемнике, установленном на борту носителя.

Радиосигнал вырабатывается специальным генератором, время возвращение

его в приемник зависит от расстояния изучаемого объекта. Этот принцип

работы радиолокатора, фиксирующего раличное время прохождения

зондирующего импульса до объекта и обратно, используется для получения

радиолокационных снимков. Изображение фиксируется бегущим по строке

световым пятном. Чем дальше объект, тем больше времени на прохождение

отражаемого сигнала до его фиксации электронно-лучевой трубкой,

совмещенной со специальной кинокамерой;

2) Инфракрасная или тепловая съемка основана на выявлении

тепловых аномалий, путем фиксации теплового излучения объектов Земли,

обусловленного эндогенным теплом или солнечным излучением. Оно

широко применяется в геологии. Температурные неоднородности

поверхности Земли возникают в результате неодинакового нагрева

различных ее участков. Инфракрасный диапазон спектра электромагнитных

колебаний условно делится на 3 части: ближний диапазон (0.74-1.35микрон),

средний (1.35-3.50), дальний (3.50 – 10000). Солнечное (внешнее) и

энодгенное (внутренее) тепло нагревают геологические объекты по-разному,

в зависимости от литологических свойств пород, тепловой инерции,

влажности, альбедо и многих других причин. Инфракрасное излучение,

проходя через атмосферу, избирательно поглощается, в связи с чем тепловую

съемку можно проводить только в зоне расположения так называемых окон

прозрачности. Опытным путем выделено 4 основных окна прозрачности:

первый (0.74-2.4микрона), второе (3.40-4.20), третий (8-13), четвертый (30-

80);

3) Спектрометрическая съемка проводится с целью измерения

отражательной способности горных пород. Знание значений коэффициента

спектральной яркости горных пород расширяет возможности геологического

дешифрирования, придает ему большую достоверность. Горные породы

имеют различную отражательную способность, поэтому отличаются

величиной коэффициента спектральной яркости. Спектрометрическая съемка

делится на 3 вида:

1) Микроволновая (0.3 см – 1м). Она является более универсальной, т.к.

исключает влияние атмосфер;

2) Инфракрасная (0.3 – 10000 микрометров) выявляющая

температурные неоднородности оп энергетической яркости изучаемых

объектов;

3) Спетрометрия видимого и ближнего инфракрасного излучения (0.3 –

1.4микрометра), фиксирующая спектральное распределение отражательного

радиационного излучения.

Геологические объекты отражаются с разной степенью контраста на

космоснимках, зависящего от спектральных особенностей горных пород.

4) Лидарная съемка является активной и основана на непрерывном

получении отклика от отражающей поверхности, подсвечиваемой лазерным

монохроматическим излучением. Частота излучателя настраивается на

резонансные частоты поглощения сканируемого компонента так, что в

случае его наземных концентраций соотношение отклика в точках

концентрирования и вне их будут резко отличаться. Фактические лидарная

съемка – геохимическая съемка приповерхностных слоев литосферы,

ориентированная на обнражение микроэлементов или их соединений,

концентрирующихся на поверхности. Устройство лидарной съемки

оборудуется на низковысотных носителях.

Условия рационального применения поисковых методов

Правильное отнесение района поисков к какому-либо определенному

типу геологической обстановки, позволяет более или менее обоснованно

судить о возможности открытия в его пределах месторождений тех или иных

полезных ископаемых, а тем самым и о необходимом для его обнаружения

комплексе поисковых методов. Возможность применения различных

поисковых методов и достоверность получаемых данных также определяется

ландшафтными условиями района поисков. Учитывая разнообразие

геологических обсатновок и ландшафтных условий поисков, целесообразно

кратко сформулировать условия рационального применения всех ранее

перечисленных поисковых методов.

1) Обычные геологические методы (визуальные) успешно

применяются в обнаженных районах, в то время как в закрытых районах эти

методы неприменимы;

2) Шлиховой метод может использоваться для поисков

месторождений всех рудных минералов, образующих механические

вторичные ореолы. Он применим при разнообразных условиях рельефа, но

особо эффективен в обнаженных районах с умеренно расчлененным

рельефом;

3) Металлометрическое опробование потоков рассеяния дает

хорошие результаты в складчатых областях и на щитах при средне-горном и

низкогорном рельефе. Метод применим для поисков месторождений меди,

молибдена, свинца и цинка, кобальта, сурьмы, ртути и золота;

4) Металлометрическая съемка по вторичным ореолам рассеяния

применима на мощности до 3м. При большей мощности наносов

металлометрические пробы необходимо отбирать из специальных выработок

или скважин. Наиболее эффективно применение метода в аридном климате;

5) Гидрогеохимический метод дает особенно хорошие результаты при

поисках минеральных солей, но также подходит для поисков растворимых

металлических элементов эндогенных месторождений. Этот метод более

глубинный, чем металлометрический;

6) Аэромагнитометрический метод может использоваться в районах с

различными ландшафтными условиями. Глубинность методы – до 600м.

Мощность почвенно-растительного слоя не имеет значения. Метод широко

рпименяется для поисков всех месторождений, в которых есть магнитный

минерал;

7) Аэрорадиометрический метод наиболее эффективен в раойнах с

активным климатом, но очень сильно мешает растительный покров. Если

имеются рыхлые отложения он неприменим. Этот метод применяется для

поисков месторождений не только радиоактивных руд, но и других,

содержащих радиоактивные элементы.

Методика поисковых работ, заключающаяся в применении наиболее

рационального комплекса методов в определенной последовательности,

зависит не только от типа месторождений полезных ископаемых,

характерных для района поисков, но и отобщих природных условий, в

которых они осуществляются.

В областях сплошного развития мощного четвертичного покрова

обычные геологические методы не могут быть использованы. Здесь можно

вести описки только сочетая геофизические методы с бурением.

В открытых областях можно выделить по крайней мере 3 типа районов,

отличающихся по степени обнаженности и возможностям обнаружения

месторождений геологическими методами.

Вне зависимости от геологического строения района эти возможности

определяются резкостью и глубиной расчленения рельефа.

Районы с высокогорным сильнорасчлененным рельефом, а также с

альпийскими формами рельефа, наиболее благоприятны для применения

обычных методов поисков. На втором месте по проведению наземных

геологических поисков находятся все остальные открытые районы

складчатых областей. Это в основном среднегорные районы и нагорья, а

также области низких гор, плоскогорья. К малоблагоприятным районам

относятся слаборасчлененные равнины и плато.

Применение горных и буровых работ при поисках полезных

ископаемых

Горные и буровые работы применяются почти всегда и на всех этапах

поисков в качестве вспомогательного метода, а также как самостоятельный

метод поиска. Расчистки, закопушки, каналы и шурфы используются для

создания искусственных обнажений коренных пород при сравнительно

небольшой мощности рыхлых отложений (до10м). Они широко применяются

для взятия шлиховых и геохимических проб, проверки геофизических

аномалий, а также для вскрытия выходов рудных тел, прослеживания их и

оконтуривания. С этими же целями, но при большей мощности наносов,

используются буровые скважины. Особое значение имеют буровые работы

при поисках полезных ископаемых в закрытых районах. Буровые работы

применяются для получения геологических данных, при геофизических

исследованиях, геохимических методах поисков, а также для проверки

выявленных аномалий. Кроме этого горно-буровые работы имеют и

самостоятельное поисковое значение. Они используются, прежде всего,

тогда, когда физические свойства вмещающих пород и руд очень мало или

почти не различаются, вследствие чего геофизические методы не могут дать

положительных результатов, а также когда рудные тела не образуют

ощутимых геохимических ореолов рассеяния, вследствие чего неприменимы

и геохимические методы. Например, при поисках слюдоносных или

керамических пегматитов, залегающих в кварц-полевошпатовых породах и

перекрытых рыхлыми отложениями, в большинстве случаев может быть

использован только метод геологической съемки. В подобных условиях

поиски проводят путем проходки канав или шурфов по поисковым линиям,

расположенным в крест предполагаемого простирания пегматитовых тел.

Если мощность рыхлых наносов большая, поиски осуществляются путем

проходки буровых скважин. При этом расстояние между поисковыми

линиями определяется протяженностью промышленно интересных рудных

тел по простиранию, а расстояние между скважинами выбирается с таким

расчетом, чтобы не пропустить искомый объект. При крутом падении рудных

тел скважины задают наклонными в сторону висячего бока рудных тел, при

пологом или горизонтальном их залегании проходят вертикальные

скважины. Применение горно-буровых работ при поисках затрудняется их

высокой стоимостью и громоздкостью оборудования.

Комплексность поисковых работ

Комплексность поисковых работ следует рассматривать в двух

направлениях:

1) Все поисковые работы, выполняемые на любом этапе, должны иметь

целью выявление всего комплекса полезных ископаемых, представляющих

интерес для народного хозяйства;

2) При выполнении поисков в определенных геологических условиях

необходимо использовать такой комплекс методов, который обеспечивал бы

наибольший успех и эффективность выполнения поставленной задачи.

Практика показывает, что в ряде случаев имело место такое положение,

когда в некоторых районах проводились целенаправленные поисковые

работы только на определенные полезные ископаемые, а выявлению других

полезных ископаемых не уделялось внимания, и они оставались

необнаруженными. Это вызывает неоправданные затраты материальных

средств, уменьшает эффективность поисковых работ и на многие годы

задерживает выявление важных для народного хозяйства полезных

ископаемых. Поэтому при постановке целенаправленных поисковых работ

на определенные полезные ископаемые, должны быть проанализированы все

геологические поисковые предпосылки и признаки, с целью выявления

возможного присутствия всех полезных ископаемых в данных

геологических условиях. Успех поисков определяется выбором

рационального комплекса методов. Основой всех поисков является

геологическая съемка. Выявленные при этой съемке геологические и

геоморфологические закономерности, контролирующие пространственное

размещение полезных ископаемых, а также установленные физические

свойства и минеральный состав пород и руд служат основой для выбора

наиболее эффективных методов поисков. Далее необходимо установить

предполагаемый формационный и геолого-промышленный тип

месторождений, детально проанализировать надежность тех или иных

предпосылок и признаков и определить возможные площади развития

ожидаемых месторождений. Во многих случаях каким-либо одним методом

нельзя обеспечить надежное выполнение поисков. Тогда приходится

применять два или более различных методов, в комплексе обеспечивающих

надежное и эффективное выполнение поисковых работ. Следует отметить,

что выбор рационального комплекса методов и разработка методики и

техники их выполнения нередко бывает довольно сложной задачей и

вызывает необходимость проведения предварительных экспериментальных

работ. Важным фактором увеличения эффективности поисков является

привлечение местного населения, поэтому на месте работ геолог должен

обратиться в руководящие органы, рассказать о задачах работ на

предприятии в колхозах, совхозах, школах. При этом важно популярно

изложить поисковые признаки полезных ископаемых и простейшие методы

поисков.

Рассмотрим рациональные комплексы поисковых методов при поисках

железных руд различного происхождения. Месторождения железных руд

характеризуются большим разнообразием промышленных и генетических

типов, а также различными поисковыми признаками. При поисках

месторождений железистых кварцитов и связанных с ними залежей

скарновых и титано-магнетитовых месторождений железа,

характеризующихся высокой магнитной восприимчивостью, наряду с

геологической съемкой широко применяются геофизические методы

(аэромагнитная и наземная магнитометрия, в сочетании с гравиметрией). В

условиях хорошей обнаженности при поисках этих месторождений с успехом

могут быть использованы методы, основанные на изучении механических

ореолов рассеяния. Поиски осадочных лимонит-гематитовых месторождений

железа осуществляются главным образом методом геологической съемки в

сочетании с методами, основанными на изучении физических свойств пород,

прежде всего, лито-химическими методами. В закрытых районах для поисков

таких месторождений используются и геофизические методы, прежде всего,

электроразведка, основанная, прежде всего, на большей электропроводности

руд, по сравнению с вмещающими породами. Карбонатные железные руды

гидротермально-метамосатического происхождения могут быть выявлены

методами, основанными на изучении механического ореола рассеяния.

Особенности поисков в различных физико-географических

условиях