9. Принципы проведения геологоразведочных работ.

Задача выявления промышленных запасов пи довольно сложна, и успешно решить ее можно, лишь опираясь на основные положения разведки:

принцип полноты исследования;

принцип последовательных приближений;

принцип равномерности (равной достоверности);

принцип наименьших трудовых и материальных затрат;

принцип наименьших затрат времени.

Принцип полноты исследования выражается, прежде всего в необходимости

освещения с большей или меньшей детальностью всего пространства, занимаемого разведываемым месторождением. Несоблюдение этого принципа наносит ущерб хозяйству страны, т. к. приводит к излишним затратам или влечёт за собой потери пи.

Отсюда вытекает первое требование принципа полноты исследования: обязательность оконтуривания всего месторождения. В случае, если месторождение состоит из нескольких тел пи, то требуется оконтуривание всех тел пи составляющих месторождение.

Второе требование принципа полноты заключается в обязательности полного пересечения тела пи разведочными выработками. Только при условии полного пересечения тела пи можно установить его мощность, условия залегания, величину запасов пи, распределение различных типов и сортов руд в пределах рудного тела.

Третье требование принципа полноты заключается в полном и всестороннем изучении качества основного пи и сопутствующих ему полезных минеральных скоплений как промышленных, так и временно непромышленных (забалансовых).

Четвёртое требование принципа полноты заключается в использовании всех данных, полученных с помощью разведочных выработок, и других наблюдений для выяснения гидрогеологических, инженерно-геологических и горнотехнических особенностей месторождения.

Принцип последовательных приближений состоит в наращивании знаний о месторождении по определённым этапам. В результате разведки мы хотим и должны получить исчерпывающие данные о строении месторождения, о запасах и качестве пи, необходимые для проектирования и эксплуатации. Таким образом, процесс разведки неизбежно разбивается на стадии, в каждую из которых месторождение изучается с различной, всё возрастающей детальностью.

Первая стадия разведки, представленная поисково-разведочными работами, приуроченными преимущественно к поверхности, имеет целью установить промышленный тип и размеры месторождения, а значит и дать ему начальную, весьма приближенную геолого-промышленную оценку.

Принцип последовательных приближений со­стоит в наращивании знаний о месторождении по определенным этапам. Он прямо связан с принципом полноты исследований.

Когда месторождение имеет сложную форму или когда на поверхности не удается установить элементы залегания тел полезного ископаемого, можно допустить крупные ошибки в заложении и направлении разведочных выра­боток. Поэтому прежде, чем приступить к систематической разведке место­рождения с одновременным применением многих разведочных выработок, нередко приходится провести две-три различно ориентированные выработки с тем, чтобы установить необходимое направление всех остальных. Следова­тельно, разведка в таких случаях в силу необходимости производится по крайней мере в два приема, или в две стадии. Изменение условий залегания с глубиной может обусловить применение двух-трех или большего количе­ства приемов.

Таким образом, процесс разведки неизбежно разбивается на стадии, в каждую из которых месторождение изучается с различной, все возрастаю­щей детальностью.

Первая стадия разведки, представленная поисково-разведочными рабо­тами, приуроченными преимущественно к поверхности, имеет целью уста­новить промышленный тип и размеры месторождения, а значит и дать ему начальную, весьма приближенную геолого-промышленную оценку. На этой стадии производится первая отбраковка месторождений.

Вторая стадия — предварительная разведка — дает возможность опре­делить условия залегания, приближенно наметить формы рудных тел и подсчитать общие запасы месторождения. На основании предварительной разведки обязательно производится промышленная оценка месторождения, естественно опережающая вложение средств в детальную разведку. Иногда по данным предварительной разведки можно составить задание на проек­тирование разработки месторождения.

На третьей стадии, при детальной разведке, с точностью, достаточной для составления технического проекта разработки месторождения, выясняет­ся форма рудных тел, распределение различных сортов и типов полезного ископаемого и их качественная характеристика, подкрепленная исследованиями по технологии переработки, производятся гидрогеологические и инженерно-технические наблюдения.

Четвертая стадия — эксплуатационная разведка — продолжается до момента полной отработки месторождения. Она отличается наибольшей де­тальностью и точностью учета запасов различных сортов полезного ископае­мого. Эта стадия разведки дает основание для производственного плани­рования добычи полезного ископаемого.

Стадии разведки, проверенные многолетней практикой, хорошо согла­суются во времени с этапами промышленного освоения месторождения, начиная от первых шагов в его оценке и кончая заложением эксплуатацион­ных выработок.

Правильность этого принципа проверена многолетним опытом. Он выражается в том, что на каждой стадии изучения месторождения применя­ются специфические методики и технические средства: вначале, как пра­вило, более простые, дающие только приближенные результаты, а затем более точные, но обычно более громоздкие. Применение принципа последовательных приближений должно осу­ществляться с учетом особенностей каждого месторождения.

Принцип равномерности (равной достоверности) выте­кает из необходимости более или менее равномерного освещения разведы­ваемого месторождения.

В основе этого принципа лежит положение о том, что природные тела полезных ископаемых характеризуются изменчивостью форм и качества, уловить которую можно лишь при более или менее равномерном распределе­нии разведочных выработок и пунктов опробования в пределах простран­ства, занимаемого месторождением.

Детальность и достоверность исследований, отвечающие данной стадии разведки, а также приблизительная равноточность достигаются соответ­ствующим расположением точек наблюдений и измерений. В простых слу­чаях может быть принята равномерная сеть, но ее нельзя понимать геометри­чески.

Таким образом, принцип равномерности предполагает прежде всего равномерное распределение пунктов наблюдений в соответствии с характе­ром изменчивости месторождения и в зависимости от стадии разведки отдель­ных его участков. Кроме того, этот принцип требует равной точности изме­рений различного рода, производимых на каждой стадии разведки.

Итак, принцип равномерности предполагает выполнение следующих требований:

равномерное освещение разведочными выработками всего месторождения

или отдельных его участков, находящихся в одной и той же стадии разведки;

равномерное распределение пунктов опробования в пределах

разведочной выработки или участка месторождения;

применение на разных участках месторождения технических разведоч­ных

средств, дающих соизмеримые результаты;

применение равнозначных и равноточных методик исследования

вещества.

Принцип наименьших трудовых и материаль­ных затрат предполагает, что количество разведочных выработок, количество проб и объемы всех видов исследований должны быть минималь­ными, но достаточными для решения задач разведки.

В практике геологоразведочных работ наблюдаются излишества, выра­жающиеся главным образом в проведении неоправданно большого количе­ства разведочных выработок. Эти излишества порождаются, с одной стороны, тенденцией к перестраховке, а с другой, проведением повторных работ вследствие несоблюдения требований комплексного изучения месторожде­ния или плохой геологической изученности объекта, а также формальным выполнением запланированных объемов работ.

К сожалению, не всегда удается достаточно точно определить необхо­димый минимум физических объемов геологоразведочных работ. Поэтому возникает явление «переразведки» месторождения.

При рациональном применении принципа наименьших трудовых и ма­териальных затрат в геологоразведочном деле можно сэкономить сотни миллионов рублей ежегодно. Таким образом, применение этого принципа в геологоразведоч-ном процессе является делом большой государственной важности.

Принцип наименьших затрат времени выражается в необходимости проводить разведку в кратчайшие сроки. Этот принцип имеет большое значение в период предварительной и детальной разведки, когда действуют крупные самостоятельные разведочные организации, рас­полагающие подсобными мастерскими и средствами транспорта и поглощающие большие средства. Нельзя не учитывать при этом, что геологоразведоч­ные партии и экспедиции обладают относительно небольшим количеством производственных рабочих,— значительную часть в составе разведочной партии занимает инженерно-технический и административно-хозяйственный персонал. Поэтому всякое удлинение срока разведки ведет к заметному удо­рожанию работ, не говоря уже о задержке строительства будущего пред­приятия.

В осуществлении принципа наименьших затрат времени решающая роль принадлежит организации геологоразведочных работ: установлению рационального порядка проведения различных видов разведочных работ, четкой и слаженной работе всех звеньев разведочной организации по гра­фику. Необходимо стремиться к тому, чтобы одновременно находилось в ра­боте максимальное число разведочных выработок, заложение которых не зависит от результатов смежных или предыдущих выработок (контурные выработки, разведочные выработки на различных участках и на разных горизонтах и т. п.).

Поэтому, хотя оба экономических принципа — прин­цип наименьших трудовых и материальных затрат и принцип наименьших затрат времени — основаны на экономии материальных средств, тем не ме­нее при чрезвычайных требованиях к ускорению геологоразведочных работ принцип наименьших трудовых и материальных затрат уступает место прин­ципу наименьших затрат времени.

Итак, основные положения, вытекающие из принципа наименьших затрат времени, состоят в следующем:

1. геологоразведочные работы всегда целесообразно проводить в кратчайшие

сроки, не нарушая других принципов разведки;

2. в особых случаях допустимо проведение геологоразведочных работ в

сверхкороткие сроки с некоторыми отступлениями от других принципов разведки.

Все названные принципы разведки находятся в тесной взаимосвязи. Только при правильном учете их противоречий и взаимосвязей можно обес­печить наиболее рациональное осуществление геологоразведочного про­цесса. Умением правильно сочетать требования этих принципов на базе тщательного анализа природных геологических закономерностей должен владеть каждый квалифицированный разведчик недр.

10. Поисковые предпосылки (критерии).

Под поисковыми критериями понимаются природные факторы, определяю-щие возможность нахождения месторождений в земной коре. Среди поисковых критериев различаются: климатические, стра­тиграфические, фациально-литологи-ческие, структурные, магматогенные, метаморфогенные, геохимические, геоморфологические, геофизические. Для разных типов месторождений могут иметь зна­чения различные критерии или их комплексы.

Климатические критерии указывают на связь климатических усло­вий и процессов минералообразования и определяются особенностями осадкообразова-ния и осадконакопления на больших территориях.

Зоны влажного климата (гумидные) благоприятны для образо­вания россыпных месторождений золота, платины, алмазов и ряда тяжелых металлов, а также месторождений бокситов, каолинов, железных, марганцевых руд и углей. В зонах засушливого климата (аридного) можно предполагать образование осадочных руд меди, свинца, цинка, гипса, галита, калийных солей, флюорита, боратов, брома. На наших глазах в пустыне на побережье Каспия в специфи­ческих условиях происходит образование в промышленных количест­вах мирабилита, выпадающего из морской воды.

Стратиграфические критерии имеют особое значение для осадоч­ных месторождений таких полезных ископаемых, как угли, горючие сланцы, соли, фосфориты, железо, марганец. Образование этих месторождений происходило одновременно с осадконакоплением и, следовательно, они связаны с определенными подразделениями стра­тиграфического разреза.

Важное значение в формировании ряда осадочных месторождении имели перерывы в осадконакоплении. Так, месторождения бокситов восточного склона Урала, ряд месторождений фосфоритов, погребен­ные россыпи золота приурочены к основаниям трансгрессивных серий.

Фациально-литологические критерии основаны на предположении о связи некоторых месторождений с определенными фациями или типами горных пород. Такого рода критерии широко используются при выявлении железорудных и марганцеворудных горизонтов, а также связанных с ними опок, спонголитов, яшм. Железорудные пласты морских фаций состоят из оолитов, органических остатков и цемента, в котором присутствуют гематит, шамозит и сидерит. Мар­ганцевые оолитовые руды имеют исключительную промышленную ценность (Чиатура, Никополь).

Большинство бокситовых месторождений приурочено к корам выветривания, развивающимся главным образом на гранитах и сиенитах. Силикатные никелевые руды залегают в коре выветривания ультраосновных пород.

Угленосные отложения состоят преимущественно из тонкообло­мочного терригенного материала. Наличие в разрезе крупнообломоч­ных толщ (конгломератов), как правило, является отрицательным фактором при оценке угленосности района.

Нефть обычно встречается в хорошо пористых породах — кол­лекторах, способных накапливать ее в своих пустотах. К таким поро­дам относятся пески, пористые песчаники, кавернозные известняки.

Для поисков эндогенного оруденения особое значение имеют карбонатные породы и скарны, с которыми связаны многие железные, медные, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, свинцово-цинковые и другие руды. В карбонатных породах отмечаются месторожде­ния флюорита, барита.

С вулканогенно-осадочными породами связаны полиметалличе­ские месторождения (Алтай); с лиственитами — ртутное оруденение (Калифорния, Средняя, Азия); с терригенными песчано-сланцевыми породами — оловянные и оловянно-вольфрамовые руды. Почти все месторождения мусковита, флогопита и графита залегают в метамор­фических сланцах. В кварцитах локализуются месторождения гор­ного хрусталя.

Структурные критерии основаны на особенностях тектонического строения земной коры, определяющих условия локализации место­рождений. Необходимо различать по крайней мере три группы струк­турных критериев:

1. группу структур, определяющих положения руд­ных полей и бассейнов в

пределах складчатых зон и платформ;

2. груп­пу структур, определяющих положения отдельных месторождений в

пределах рудных полей или бассейнов;

3. группу структур, опре­деляющих положения рудных тел в месторож-

дениях.

Структурные критерии первой группы определяют самые общие закономерности размещения полезных ископаемых. Так, главные структурные элементы земной коры — щиты, платформы и геосин­клинальные зоны — характеризуются вполне определенным металлогеническим обликом. Щиты наиболее богаты месторождениями слюды, редких и радиоактивных элементов, апатита; на платформах отмечаются месторождения фосфоритов, нефти, газа, угля; в гео­синклинальных областях сосредоточена основная масса металли­ческих полезных ископаемых.

Структуры рудных полей в пределах щитов, платформ и геосинк­линальных областей, как правило, определяются складчатыми и раз­рывными нарушениями более высоких порядков. В равной степени это относится и к месторождениям.

Структура осадочных месторождений более проста и чаще всего подчинена складчатости. Так, рудные тела месторождений железа платформенного типа залегают горизонтально или слабонаклонно, имеют пластовую и пластообразную форму и отличаются устойчивой мощностью. Рудные тела железистых кварцитов типа Кривого Рога падают круто, согласно с элементами залегания вмещающих толщ. Складчатые структуры — антиклинали или купола — наиболее благоприятны для локализации нефтяных и газовых месторо­ждений.

Структуры, определяющие положение тел полезного ископаемого в пределах месторождения, исключительно многообразны. Они рассматриваются ниже в разделах о поисково-разведочных работах и в связи с вопросами разведки месторождений.

Магматогенные критерии. К магматогенным критериям относятся все прямые и косвенные геологические факторы, определяющие связь месторождений полезных ископаемых с изверженными породами. Эндогенные месторождения чаще всего имеют пространственную и генетическую связь с определенными интрузивами, закономерно размещаясь относительно последних.

При разрушении не­которых видов изверженных пород могут образовываться осадочные месторождения и месторождения кор выветривания.

В основных и ультраосновных массивах (перидотитах, дунитах, пироксенитах) локализуются месторождения хрома, платины, ти­тана, алмазов, медно-никелевые, асбеста, талька. В результате вы­ветривания пород этой группы образуются вторичные месторожде­ния никеля и кобальта, а также россыпные месторождения платины и алмазов.

С кислыми магматическими породами связано подавляющее боль­шинство эндогенных рудных месторождений. Существует определен­ная зависимость между характером оруденения и глубиной мате­ринской интрузии. Выделяются вулканические лавовые тела; гипабиссальные интрузии и дайки; интрузивные массивы средних и больших глубин. С гипабиссальными малыми интрузиями связано большинст­во полиметаллических месторождений, значительная часть золотых, некоторые медные, оловянные и др. К гранитоидным батолитам при­урочены месторождения вольфрама, почти все рудоносные пегмати­ты, оловянные месторождения кварц-касситеритовой формации, значительная часть золоторудных и молибденовых месторождений. В результате разрушения изверженных пород кислого состава обра­зуются элювиальные, делювиальные и аллювиальные месторожде­ния монацита, золота, олова и других металлов.

В щелочных интрузивных породах известны крупные карбонатитовые месторождения ниобия. На Кольском полуострове в пределах стратифицированного Ловозерского щелочного массива выделяется горизонт, в котором отмечается до 20 промышленно ценных элементов. В щелочных породах расположены уникальные Хибинские апати­товые месторождения.

Метаморфогенные критерии. Толщи горных пород и месторожде­ния, залегающих в них, в процессе развития земной коры подверга­ются метаморфизму. Такие измененные месторождения называются метаморфизованными. В результате метаморфизма в горных породах в. связи с изменениями температур и давлений могут возникать новые месторождения, получившие название метаморфогенных, как, напри­мер, месторождения титана в кристаллических сланцах, кианитовые месторождения в метаморфических породах и некоторые другие.

С метаморфизмом связывается образование месторождений фло­гопита, графита, железистых кварцитов, мрамора, некоторых месторождений исландского шпата, гранатов.

Наиболее характерными околорудными изме­нениями вмещающих пород эндогенных месторождений являются скарнирование, грейзенизация, окварцевание, каолинизация, доло­митизация, серицитизация. Со скарнами связаны место-рождения железа, меди, полиметаллов, вольфрама, молибдена, золота, олова, бора и некоторых других металлов. В грейзенизированных породах отмечаются месторождения олова, вольфрама, молибдена, бериллия, тантала, ниобия, висмута.

Серицитизация сопровождает месторожде­ния золота, меди, цинка, свинца, редких металлов. Каолинизация характерна для средне- и низкотемпературных месторождений свин­ца, цинка, золота, олова, флюорита, ртути.

Геохимические критерии. Закономерное распределение химиче­ских элементов в различных природных образованиях — горных породах, почвах, водах — является основой геохимических поис­ков. Благоприятными для поисков являются площади, на которых отмечаются повышенные содержания промышленно ценных элемен­тов и их спутников.

Особенно важное поисковое значение имеют минеральные формы нахождения элемента, парагенетические ассоциации элементов и минералов. Знание парагенезисов позволяет уже на стадии поисков установить возможный комплекс главных, второстепенных и редких элементов. Например, в свинцово-цинковых рудах часто присутст­вуют серебро и кадмий, в медно-никелевых — кобальт и платина. Известна пятиэлементная формация, в которой присутствуют уран, кобальт, никель, висмут, серебро. В месторождениях угля встреча­ются германий, уран, ванадий; в галоидных солях — йод и бром.

Ценную информацию для поисков дают акцессорные минералы в изверженных породах: биотит, циркон, сфен, рутил и сульфиды. Если в биотите из гранитов отмечается литий или олово, то это дает основание ожидать повышенные концентрации этих металлов в гра­нитном массиве или вблизи него.

Геоморфологические критерии. Формирование рельефа земной поверхности определяет пространственное положение месторождений, связанных с разрушением коренных пород и переотложением рыхло­го материала. Это разнообразные россыпи, месторождения кор выветривания, глины, пески, гравий.

Наибольшее значение геоморфологические критерии имеют при поисках россыпных месторождений. Изучение истории формирования современных и древних речных долин способствует открытию раз­личных россыпей благородных металлов.

Характерные формы рельефа свойственны площадям развития коры выветривания и ледниковых отложений. С выровненными по­верхностями коры выветривания связаны крупнейшие месторожде­ния бокситов, марганца, никеля, редких металлов.

Ледниковые формы рельефа (озы, друмлины, камы) служат на­дежным признаком месторождений высококачественного песка и гравия.

Геоморфологические критерии помогают выявлять молодые под­нятия, связанные с современными движениями земной коры, что имеет большое значение при поисках месторождений нефти и газа.

Геофизические критерии основаны на изучении естественных фи­зических полей, среди которых выделяются аномалии, указывающие на возможность обнаружения полезных ископаемых. Такими анома­лиями являются магнитные, радиоактивные, гравитационные и аномалии электрического поля.