Экзаменационный билет № 2

1. Влияние структурных факторов на размещение оруденения.

Внутренние силы, которые стремятся уравновесить внешнее воздействие, называются силами упругости, а величина этих сил, приходящаяся на единицу площади, называется напряжением. Остаточные деформации делятся на пластические и хрупкие. Скорость пластической деформации зависит от вязкости пород. Вязкость, в свою очередь, зависит не только от механических свойств породы, но и от длительности воздействия, - долговременная нагрузка, даже небольшая, приводит к пластическим деформациям (ползучести) различных пород. В то же время, кратковременые тектонические импульсы большой силы приводят к хрупким деформациям практически всех типов пород.

На размещение оруденения оказывают влияние как пластические (складки), так и хрупкие (разрывные нарушения) деформации.

Б) складки поперечного изгиба

Возникновение трещин и полостей отслоения

Классификация складок по механизму образования

В) блокированные складки

Г) диапировые складки

Срыв по разломам (рамповая

Структура)

Д) складки течения

Картирование разрывных нарушений

С очетание разрывных нарушений со складками. При формировании складок в породах возникают напряжения, которые рано или поздно приводят к хрупким деформациям (разрывам). При продольном сжатии происходит растяжение пород, прежде всего, в вертикальном направлении (субгоризонтальные трещины отрыва) и сжатие в направлении, поперечном к оси складки (две системы крутопадающих диагональных трещин скалывания вдоль оси складки). Но этим деформации не ограничиваются. Происходит также горизонтальное растяжение вдоль оси складки (субвертикальные поперечные трещины отрыва и две системы диагональных сколовых трещин, поперечных к простиранию складки.) То есть, всего возникает 6 систем трещин

Кроме того, при смятии в складки пластов с разными механическими свойствами, в отдельных пластах возникает мелкая трещиноватость (2 системы сколовых трещин и трещины отрыва)

2. Использование геофизических методов при картировании рудных полей и месторождений.

• 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:

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

2) при геологическом картировании наносов небольшой мощности;

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

4) 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.

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

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

4. 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;

4) 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.

3. Поисково-минералогическое картирование.

1)Метод опорных и выборочных точек наблюдения.

Состоит в том, что еще в процессе подготовки к полевым работам намечается сеть опорных точек, на которых будут сконцентрированы минералогические наблюдения. Эта сеть учитывает геолого-минералогическую структуру района, поэтому метод используется там, где есть геологическая карта более крупного масштаба, чем планируемые минералогические работы.

2)Метод пересечений.

Предусматривает непрерывные минералогические наблюдения, документацию и опробование по параллельным маршрутам вкрест простирания основных геологических структур. Расстояние между профилями - 1 см в масштабе карты. Метод используется на слабо изученных территориях при мелко- среднемасштабном картировании.

3) Метод прослеживания границ минералогических полей

Используется в том случае, если сплошные минералогические поля выделяются достаточно легко. Применяется при средне- крупномасштабном картировании и часто комбинируется с методом пересечений

4)Метод прослеживания полей.

От предыдущего отличается тем, что картируются не столько границы полей, сколько сами поля. Это возможно в том случае, если минералогические поля совпадают с естественными геологическими телами (интрузия, дайка, жила, пласт).

5)Метод поисков элементов картирования.

Используется при картировании дискретных элементов, которые не отражаются в масштабе карты (жеоды, друзы, валуны). С использованием поисковых предпосылок и признаков выбирается перспективный участок и в его пределах проходится серия коротких параллельных или радиальных маршрутов. Все находки фиксируются и наносятся на карту, после чего так же изучается соседний участок и т.д. То есть результат – статистическая частота встречаемости искомых элементов на каждом участке.

6) Метод элементарных квадратов.

Картируемая площадь разбивается на сеть квадратов со стороной 1 см в масштабе карты. Затем каждый квадрат детально исследуется и дается его обобщенная минералогическая характеристика в соответствии с поставленной задачей. Метод удобен для картирования геологически однородных объектов (например, песчано-сланцевых толщ Томского района). Результаты легко обрабатывать с применением компьютерных технологий, поскольку вся информация привязана к центрам квадратов.