3. Технологическое картирование.

Осуществляется с целью выявления и геометризации в пространстве особенностей состава руд, влияющих на технологию их переработки.

Последовательность оценки технологических свойств руд:

-Минералогическое картирование руд

-По данным минералогического картирования выделяются блоки с различными природными типами руд.

-Из каждой разновидности руд отбираются малые технологические пробы весом в 50-100 кг и в лабораторных условиях моделируется их переработка по схеме, принятой на фабрике. Затем по каждой разновидности руд вычисляются усредненные технологические характеристики сортов руд.

-Поскольку число отобранных технологических проб ограничено, составляются уравнения множественной регрессии, связывающие технологические параметры руд с особенностями их минерального состава.

-Используя данные минералогического картирования и уравнения регрессии выделяют сортовые блоки руд, из которых отбирают промышленные и полупромышленные технологические пробы весом в несколько тонн и проводят их переработку на фабрике.

Результатом технологического картирования является геолого-технологическая карта («сортовик»)

В технологическом процессе обогащения руд происходит разделение массы руды на концентрат и хвосты с помощью методов, основанных на различии физических, химических и других свойств минералов. Эти свойства, влияющие на технологию переработки руд, являются предметом изучения специальной отрасли знания – технологической минералогии.

В целом, в течение циклов изучения и освоения месторождения в последовательности прогноз – поиски – оценка – разведка – добыча – рудоподготовка – обогащение – доводка – химико-металлургический передел значимость знаний о технологических свойствах минералов постоянно возрастает.

В целом, при геолого-технологическом картировании любого типа месторождений должны быть охарактеризованы следующие основные параметры:

Валовой минеральный состав руды

Химический состав руды

Содержание извлекаемого минерала

Гранулометрические свойства извлекаемого минерала (размер, морфология, характер срастаний, степень раскрытия)

Состав извлекаемого минерала

Важнейшие технологические свойства извлекаемого минерала (например, флотационная активность)

Содержание сопутствующих минералов

Состав сопутствующих минералов

Технологические свойства сопутствующих минералов (например, магнитность пирротина как составной части свинцово-цинковых руд)

Общий гранулометрический состав руды

Контрастность кусков товарной руды по технологическим свойствам и содержаниям извлекаемых компонентов

Экзаменационный билет № 10

1. Применение геофизических методов при геологическом картировании рудоносных площадей.

-Магниторазведка

-Гамма-спектрометрия

-Электроразведка

-Сейсморазведка

-Гравиразведка

Магнитометрическая или магнитная разведка (магниторазведка) — это геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли. Земля, как космическое тело определенного внутреннего строения, генерирует постоянное магнитное поле, называемое нормальным или первичным. Многие горные породы и руды обладают магнитными свойствами и способны под воздействием этого поля приобретать намагниченность и создавать аномальные или вторичные магнитные поля. Выделение этих аномальных полей из наблюденного или суммарного геомагнитного поля, а также их геологическое истолкование является целью магниторазведки. От других методов разведочной геофизики магниторазведка отличается наивысшей производительностью, особенно в аэроварианте. Кроме того, магниторазведка не только является эффективным методом поисков и разведки железных руд. Она широко применяется при геологическом картировании, структурных исследованиях, поисках разнообразных полезных ископаемых.

По магнитным свойствам все вещества делятся на три группы: диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

Основными методами магниторазведки являются полевые (наземные, пешеходные или автомобильные), воздушные (аэромагниторазведка), морские (гидромагнитные) съемки, а также подземные и скважинные наблюдения. По решаемым геологическим задачам различают следующие виды магнитных съемок:

а) региональные (аэромагнитные и гидромагнитные), выполняемые в масштабах 1:200 000 и мельче и предназначенные для изучения глубинного геологического строения крупных территорий суши и акваторий;

б) картировочные (аэромагнитные и полевые), проводимые в масштабах 1:100000-1:50000 и применяемые для решения задач геологического картирования с оценкой перспективности изучаемых площадей на железорудные и другие полезные ископаемые;

в) картировочно-поисковые (как правило, полевые), предназначенные для крупномасштабного геологического картирования (масштабы 1:50000 -1:10000), а также непосредственных поисков железорудных и других полезных ископаемых;

б) картировочные (аэромагнитные и полевые), проводимые в масштабах 1:100000-1:50000 и применяемые для решения задач геологического картирования с оценкой перспективности изучаемых площадей на железорудные и другие полезные ископаемые;

в) картировочно-поисковые (как правило, полевые), предназначенные для крупномасштабного геологического картирования (масштабы 1:50000 -1:10000), а также непосредственных поисков железорудных и других полезных ископаемых;

г) поисково-разведочные и детальные (полевые, подземные и скважинные), при которых работы проводят в масштабах 1: 10000 и крупнее и решают задачи выявления рудных тел, оценки их размеров, формы, положения, намагниченности.

Электроразведку применяют для решения практически всех задач, для которых используют и другие геофизические методы. С помощью естественных переменных полей космического происхождения разведывают земные недра до глубин около 500 км и ведут изучение осадочных толщ, кристаллических пород, земной коры, верхней мантии. Электромагнитные зондирования используют при глубинных и структурных исследованиях, поисках нефти и газа. Электромагнитные профилирования применяют при картировочно-поисковых съемках, поисках рудных, нерудных полезных ископаемых и угля. Подземные методы служат для разведки рудных месторождений.

Применение отдельных методов профилирования:

Метод естественного электрического поля (ЕП или ПС) применяют:

при поисках и разведке сульфидных месторождений, антрацита, графита на глубинах до 300-500 м;

при геологическом картировании наносов небольшой мощности;

при выявлении мест утечек воды из рек, водохранилищ (по минимумам потенциалов) и подтока подземных вод (по максимумам потенциалов);

для изучения коррозии трубопроводов, других подземных металлических сооружений.

При подземных работах можно применять большинство методов полевых электромагнитных зондирований и профилирований. Однако особенности измерений в горных выработках и скважинах требуют применения специальной аппаратуры, методики, теории и приемов интерпретации.

Благодаря возбуждению поля вблизи уже обнаруженных полезных ископаемых удается проводить объемное изучение и просвечивание массивов пород. Это повышает глубинность и эффективность электроразведки на этапах детализационных исследований месторождений полезных ископаемых. Наибольшее применение подземные методы электроразведки находят при разведке и эксплуатации рудных месторождений. Электромагнитные свойства минералов и горных пород:

Удельное электрическое сопротивление ρ изменяется для горных пород и руд в очень широких пределах: от 10^-5 до 10¹⁵ Ом·м.

Для минералов-диэлектриков (кварц, слюды, полевые шпаты и др.) характерны очень высокие сопротивления (10¹²-10¹⁵ Ом·м).

Минералы-полупроводники (карбонаты, сульфаты, галоиды и др.) отличаются высокими сопротивлениями (10⁴-10⁸ Ом·м).

Глинистые минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.) характеризуются достаточно низкими сопротивлениями (ρ<10⁴ Ом·м).

Рудные минералы (самородные, некоторые оксиды) очень хорошо проводят ток (ρ <1 Ом·м).

Гравиразведка - это геофизический метод исследования строения литосферы, поисков и разведки полезных ископаемых, базирующийся на изучении гравитационного поля Земли. Основным измеряемым параметром этого метода является ускорение свободного падения

В задачи гравиразведки входят измерения значений параметров поля силы тяжести, выделение аномальных составляющих гравитационного поля и их геологическая интерпретация.

От других геофизических методов гравиразведка отличается сравнительно большой производительностью полевых наблюдений и успешно применяется при решении самых различных геологических задач с глубинностью исследований от нескольких метров (при разведке окрестностей горных выработок) до десятков километров (при определении мощности земной коры и литосферы).

По решаемым геологическим задачам и масштабу съемок различают региональную гравиразведку, предназначенную для получения сведений о глубинном строении крупных территорий, и детальную, выполняемую в масштабах от 1:100000 до 1:10000, направленную на выявление рудоконтролирующих структур, поиски и разведку месторождений.

По характеру расположения точек наблюдения на гравиметрическая съемка может быть профильной (маршрутной) и площадной.

В результате съемки строят вначале графики (кривые) аномалий Буге Δg_Б. Затем строят гравитационные карты в изолиниях Δg_Б или изоаномалы.

Сейсморазведка – геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний - сейсмических волн. Этот метод основан на том, что скорость распространения и другие характеристики сейсмических волн зависят от свойств геологической среды, в которой они распространяются: от состава горных пород, их пористости, трещиноватости, флюидонасыщенности, напряженного состояния и температурных условий залегания.

Неоднородность геологической среды проявляется в отражении, преломлении, рефракции, дифракции и поглощении сейсмических волн. Изучение различных типов волн с целью выявления и количественной оценки свойств геологической среды - составляет содержание методов сейсморазведки и определяет их разнообразие.

Методика сейсморазведки основана на изучении времени пробега различных волн от пункта их возбуждения до сейсмоприемников, улавливающих скорости смещения почвы и интенсивности волн.

В результате интерпретации этих данных можно определить глубины залегания сейсмогеологических границ, их падение, простирание, скорости волн, а используя геологические данные, установить геологическую природу выявленных границ.

Изучение распределения полученных сейсмических параметров в пространстве и сопоставление их с данными скважинных исследований и геологическими фактами составляет основу прогнозирования геологического разреза. В процессе такого комплексного анализа материалов сейсмические характеристики используют для определения состава, строения, условий осадконакопления, типа изменений, возраста и, в конечном счете, истории развития района.

По результатам проведения сейсморазведки на изучаемой площади строят систему сейсмических разрезов. Сетка профилей, покрывающих площадь, позволяет построить структурные карты по отражающим границам.

При поисках нефти и газа этот подход составляет основу метода прямых поисков, при котором непосредственно указывается, в каком интервале глубин и где на площади имеются скопления углеводородов, и оконтуриваются обнаруженные залежи.

Помимо этого, сейсморазведка, прежде всего, в варианте акустического каротажа скважин, применяется при картировании угольных и других месторождений стратиформного типа, при картировании рудовмещающих структур, при решении инженерно-геологических задач.

Радиоактивность горных пород и руд тем выше, чем больше концентрация в них естественных радиоактивных элементов семейств урана, тория, а также калия-40. По радиоактивности (радиологическим свойствам) породообразу-ющие минералы подразделяют на четыре группы. Низкой активности  (до 3,65 Бк/кг) – кварц, кальцит, доломит, сидерит, ангидрит, гипс, каменная соль.

Средней активности (3,65 - 36,5 Бк/кг) – лимонит, барит, магнетит, турмалин, корунд, гранат, роговая обманка.

Повышенной активности (36,5 - 365 Бк/кг) – слюда, глины, полевые шпаты, калийные соли, апатиты, глаукониты, трапелы, каолин, гидрослюды, глинистый бентонит, обсидиан, сильвин.

Очень высокой активности (> 365 Бк/кг) – циркон, монацит, ортит и др.

Радиометры или спектрометры с помощью стандартных образцов (эталонов) гамма-излучения периодически градуируют. Это необходимо для определения цены деления шкал интегральной или спектральной радиоактивности.

Применение гамма-спектрометрии

при картировании рудных полей и месторождений

а) картирование радиоактивных руд;

б) картирование метасоматитов;

в) картирование рудогенерирующих интрузий и

вулканогенных комплексов;

г) картирование рудоконтролирующих тектонических структур.

Гамма-спектральным методом изучают спектральный энергетический состав вторичного гамма-излучения. Гамма-спектральный метод применяют для анализа руд, содержащих Fe, Cu, Ni, Al, К, Na и другие элементы.

б) картирование метасоматитов;

1)Индикаторные элементы редкоземельных альбититов и грейзенов – Th и U.

Отношение Th/U на альбититовых месторождениях составляет 10-25, на грейзеновых месторождениях Sn, W, Mo 2,5-4.

2) для среднетемпературных месторождений Mo, Au, Cu, Pb, Zn индикаторные элементы K и U , отношение (K+U)/Th;

3) для низкотемпературных месторождений Au, Ag, Pb, Zn индикаторный элемент K (адуляризация, аргиллизация), наиболее информативно отношение K/Th;

телетермальные месторождения Hg, Sb, As аномалиями K, U, Th, как правило, не сопровождаются;

В) при выветривании K и U легко мигрируют, а Th остается на месте. Поэтому месторождения кор выветривания (прежде всего, бокситы) картируются высокими отношениями Th/U или Th/K;

Г) осадочно-хемогенные месторождения фосфоритов всегда содержат повышенные концентрации U, поэтому здесь индикаторным является отношение U/Th.