книги из ГПНТБ / Погребицкий Е.О. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых

системы разведки геологическим особенностям месторождения, не­ достаточной полноты исследования. Наиболее крупные ошибки, имеющие иногда решающее значение для оценки, связаны главным образом с необоснованными обобщениями и прогнозными построе­ ниями по данным разведки. Внимательное рассмотрение причин происхождения ошибок при разведке позволяет перейти к обобщен­ ному рассмотрению их природы и способам их выявления.

ПРИРОДА ОШИБОК РАЗВЕДКИ

В разведке отчетливо выделяются две взаимосвязанные, но прин­ ципиально различные стороны: производство наблюдений и обобще­ ние их результатов. Соответственно обычно различают два рода погрешностей разведки: ошибки наблюдений (их часто называют тех­ ническими) и обобщений (их называют ошибками аналогии, иногда геологическими).

Технические ошибки

Разведочные наблюдения производятся в так называемых разве­ дочных точках. Понятие «разведочная точка» условно; оно не отве­ чает геометрической точке. Например, провели наблюдения, замеры и описали геологический разрез по вертикальной буровой скважине или шурфу, которые пересекли рудное тело. На плане каждая такая выработка — точка, но в действительности в ней можно наблюдать линейное вертикальное сечение рудного тела и, кроме того, разрез покрывающих и подстилающих пород. В горизонтальных выработ­ ках вкрест простирания (канава, квершлаг, рассечка) наблюдаем сечение рудного тела и разрез вмещающих пород в горизонтальной плоскости. В штреке можно наблюдать залежь полезного ископае­ мого непрерывно по простиранию, в восстающей нуклоне — по вос­ станию и падению. В очистных выработках наблюдения могут про­ водиться по площади и по объему. Таким образом, разведочные точки различны по характеру и объему информации, которую они могут дать. Важна также система их расположения. Эти замечания надо иметь в виду, когда говорят о наблюдениях и замерах в разведочных точках.

Величина технических ошибок зависит от метода разведки, спо­ соба и качества наблюдений и аппаратуры при этом используемой. При прочих равных условиях величина технической ошибки зависит от квалификации персонала, ведущего наблюдения, тщательности, аккуратности и полноты наблюдений и их документации. Степень надежности геологической информации, которую можно получить от различных методов разведки, различна, и это обстоятельство не­ обходимо иметь в виду при оценке технических ошибок.

Наиболее надежны наблюдения в естественных обнажениях и горных выработках, вскрывающих залежь полезного ископаемого

отличается от боковых пород, мощность может быть замерена линейкой, рулеткой или мерной лентой с точностью до 0,5—1,0 см. Строение залежи также можно наблюдать непосредственно и с такой же точ­ ностью выделить и замерить мощность отдельных рудных и безрудных пачек, слагающих рудное тело. Элементы залегания рудного тела и вмещающих пород могут быть замерены в наблюдаемой точке гор­ ным компасом или буссолью с точностью до 1—5°. При известной опытности геолога трудно спутать плоскости падения и сланцева­ тости. Структуру и текстуру полезного ископаемого и вмещающих пород можно детально рассмотреть и описать.

Качество полезного ископаемого характеризуется по пробам, положение которых относительно наблюдаемого сечения точно фик­ сируется. Положение разведочной точки в пространстве по данным маркшейдерской съемки определяется координатами х, у и z.

Если залежь ограничена недостаточно четко и связана с вмеща­ ющими породами постепенными переходами, ее границы, а также внутреннее строение устанавливаются условно по данным секцион­ ного опробования. Точность замеров рудных и безрудных прослоев в этом случае определяется длиной секционных проб на границе руда — пустая порода (кондиционная — некондиционная руда). В этом случае ошибки в замерах мощности могут быть также вполне объективно оценены.

В естественных обнажениях наблюдения и замеры по всем гео­ лого-промышленным параметрам могут быть непредставительными (из-за изменения рудных тел и вмещающих пород в зоне окисления). Непредставительными для всего рудного тела или для отдельных блоков могут быть также замеры и наблюдения в горных выработках. Но такого рода ошибки имеют особый характер, это ошибки особого рода, и о них речь впереди.

Бурение как способ разведки в отношении надежности, безуслов­ но, уступает горным выработкам. Как правило, технические ошибки разведки по данным бурения значительно больше. Особенно важно, что это часто систематические ошибки, оценить истинную величину которых нельзя без сравнения с данными в тех же точках по гор­ ным выработкам. Контроль же буровых данных каротажем не всегда дает безусловно надежные результаты.

Считается, что наиболее надежные геологические наблюдения дает колонковое бурение. Керн, поднятый из скважины, предста­ вляет собой образцы горных пород, пройденных скважиной на опре­ деленном интервале, отобранные сплошь по всей толще с сохране­ нием последовательности, вещественного состава, текстуры и струк­ туры, условий залегания и взаимного соотношения пород. Считается также, что керн, являясь объектом прямых наблюдений и замеров, в идеальном случае может дать ту же геологическую информацию, что и наблюдения в горных выработках. Однако на практике, как правило, это далеко не так.

Линейный выход керна 100% от мощности пробуренных пород крайне редкое явление, и то на интервалах, измеряемых единицами

50

метров. Удовлетворительным считается 70% выхода керна по сква­ жине. В этом случае около трети всех пород, пройденных скважи­ ной, в керне не представлено. Но это общая средняя цифра. Породы обладают различной способностью при бурении истираться и размы­ ваться, превращаясь в муть и шлам и не давая керна. Это свойство пород называется избирательным истиранием. По отдельным интер­ валам бурения (1,5—3,0 м в зависимости от характера пород) выход керна колеблется в весьма широких пределах (от 0 до 100%), т. е. породы, в том числе и полезное ископаемое, мощностью 1—3 м могут вовсе не дать керна при благополучном его среднем выходе.

За счет каких пород произошла потеря керна, можно судить лишь по косвенным соображениям — по ходу бурового снаряда, изменениям в реяшме промывки, цвету и составу промывочного раствора. Определение характера пород, по которым потерян керн, зависит от квалификации бурового мастера. Чем глубже скважина, тем менее надежны косвенные данные о разрезе пробуренных по­ род. В лучшем случае с известной степенью надежности может быть установлена последовательность и мощность пройденных пород. Известны многочисленные случаи полного пропуска залежи полез­ ного ископаемого или существенного занижения ее мощности. По­ тери керна ведут также к ошибкам в фиксации глубины встречи кровли залежи, мощности рудных и безрудных прослоев. Информа­ ция о вещественном составе, текстуре и структуре пород, характер­ ных контактов и других взаимоотношений пород при избирательном истирании искажена или вовсе теряется. Чем резче выражено избира­ тельное истирание пород и полезного ископаемого п чем многослойнее разрез изучаемой толщи, тем менее надежны данные колонко­ вого бурения даже при высоком выходе керна.

Данные бурения при разведке ископаемых углей могут быть про­ верены и исправлены каротажем. Известны случаи, когда данные по каротажу скважин в отношении мощности, строения и глубины залегания полезного ископаемого считаются более надеяшыми, чем по бурению. По каротажным данным, полученным по методике, разработанной В. В. Гречухиным, в Печорском бассейне на одном из полей были подсчитаны и утверждены в ГКЗ запасы угля. В до­ кладе В. В. Гречухина на научно-технической конференции Печор­ ского бассейна (Воркута, 1970 г.) сообщалось, что зольность углей по каротажу в Печорском бассейне определялась различными мето­ дами. Используя процентные отношения среднего значения золь­ ности отдельной пачки к среднему ее значению для всего пласта и сопоставляя их с известной зольностью пачки по грунтоносной пробе, определяли среднюю зольность угля в скважине. Эта мето­ дика обеспечивает точность ±2% (по абсолютному значению). При отсутствии данных по опорным пачкам на основе так называемых относительных и приведенных кажущихся сопротивлений опреде­ ляли зольность угля с ошибкой ±3% .

Методика рассеянного гамма-гамма-излучения (ГГМ) и селектив­ ного гамма-гамма-излучения (ГГМ-С) дает возможность определять

зольность угля с точностью до ±3% . Погрешность определения зольности угля по методу естественного гамма-излучения (ГМ) оце­ нивается в ±5% (абсолютных). Выход летучих для углей (в преде­ лах 10—35%) определялся как функция значения пористости, ско­ рости распространения упругих колебаний и удельного сопротивле­ ния пород, вмещающих угольный пласт.

На том же совещании А. А. Климов сообщил, что метод макрофокусировашюго зонда (ММФЗ) при исследованиях в Печорской геофи­ зической экспедиции давал возможность выделять в строении уголь­ ных пластов породные прослои мощностью от 1—2 см и соответ­ ственно положение контактов угля и породы с точностью 1—2 см, По данным А. А. Климова, среднеквадратичная погрешность опре­ деления средней зольности угля по диаграмме селективного гамма- гамма-метода равна ±5% (абсолютных).

К сожалению, все это только опытные работы. Серийная аппара­ тура и технология каротажных работ в производственных условиях далеко отстает от них. Средние ошибки каротажных данных о глу­ бине контактов угольных пластов, их мощности и строении того же порядка, что и при бурении, и нет основания считать, что результаты каротажа точнее, чем бурения. В практике работы ГКЗ при подсчете запасов по угольным полям обычно принято брать по каротажу дан­ ные о глубине встречи кровли угольного пласта, а для мощности брать среднюю из данных каротажа и бурения. В блоках, где мощ­ ность угольного пласта на грани рабочей, и в отдельных точках, где она по каротажу меньше, чем по бурению, принято считать мощность по каротажу. Однако такую практику следует рассматривать лишь как способ перестраховки. Какого-либо серьезного обоснования ей не дано. В отношении каротажа как способа повышения надежности данных разведки буровыми скважинами предстоит еще серьезная работа по усовершенствованию аппаратуры, технологии и главным образом организации каротажных работ.

Как видно из описанных выше примеров погрешностей разведки, бурение иногда приводит к неправильному заключению о положе­ нии в пространстве вскрытых скважиной пород. Дело в том, что при бурении скважин глубиной более 100—150 м происходит обычно отклонение их от заданного направления; изменяются как первона­ чальный угол наклона (зенитное искривление), так и азимут ее оси (азимутальное искривление). Как тот, так и другой углы искривления меняются с углублением скважины. Если не приняты соответству­ ющие меры, то при глубине скважины 500—1000 м действительная ось ее будет резко отклоняться от проектной и вместо прямой она может оказаться весьма сложной кривой, иногда винтовой линией. При этом надо иметь в виду, что если зенитный угол искривления скважины измеряется довольно легко, надежно и точно, то для точ­ ного замера азимутальных углов вполне надежных способов пока нет. Очевидно, что если мы надежно не знаем истинного азимута направ­ ления скважины, то положение в пространстве пересекаемых скважи­ ной пород (в том числе и рудных тел) не может быть точно определено

52

Ошибки в построении рудных контуров и площадей из-за неточ­ ных замеров искривления разведочных скважин иногда достигают весьма существенных значений. Истинная структура месторождения при этом, как мы видели, иногда искажается до неузнаваемости.

Не находятся ли сделанные замечания о надежности во многих случаях колонкового бурения при разведке в противоречии с тем, что разведка месторождений полезных ископаемых осуществляется главным образом бурением, и именно колонковым? На этот вопрос можно ответить так:

1)надежность разведки повышается, если бурение производится

вкомплексе с геофизическими методами и контролируется добавоч­ ными скважинами в характерных точках месторождения, детальным геологическим картированием рудного поля и горными выработками на выходах пород;

2)для разведки сложных месторождений бурение должно обя­ зательно сочетаться с разведкой горными работами;

3)относительная дешевизна и высокая производительность бу­ рения позволяет повышать надежность разведки за счет увеличения количества разведочных точек;

4)необходимо все время повышать квалификацию бурового персонала и совершенствовать технологию бурения в зависимости от особенностей разведуемого объекта и задач разведки.

Вместе с тем следует иметь в виду, что ответственные заключения по данным разведки бурением надо делать весьма осторожно, учиты­ вая тип месторождения и индивидуальные его особенности, которые выявляются в процессе разведки.

Технические ошибки относятся в основном к случайным. Однако ошибки, связанные, с методом разведки, например за счет избиратель­ ного истирания керна, часто имеют систематический характер. Ха­ рактер ошибок выявляется, как обычно, сериями равноточных по­ вторных наблюдений и контрольных более точных выработок и на­ блюдений. О контроле технических ошибок будет сказано ниже.

Погрешности документации

Кроме рассмотренных технических ошибки возникают также в про­ цессе первичной геологической документации разведочных данных. Они также могут быть как случайными, так и систематическими.

Геологическую документацию разведочных выработок редко вы­ полняет ведущий геолог разведочного участка. Обычно эта работа доверяется технику-геологу, студентам-практикантам и другому менее квалифицированному, менее опытному и менее ответственному персоналу. В результате описания разреза пород и отдельных слоев часто имеют шаблонный и формальный характер; индивидуальные их черты теряются. Отдельные характерные, иногда даже опорные прослои и горизонты остаются незамеченными и не фиксируются.

Геологическая информация из-за погрешностей документации в лучшем случае страдает недостаточной полнотой. Часто она

53.

искажается, становится ошибочной. Наиболее распространенные ошиб­ ки геологической документации: неправильное определение пород, неточное установление контактов между различными породами, пропуски важных текстурных и структурных признаков пород, характерных минералов, руководящих органических остатков, вто­ ричных изменений пород, характерных для тектонических зон признаков, плоскостей скольжения, штриховки, зон дробления, смятия, брекчировапия, милонитизации пород и т. п.

Иногда, как мы видели на примере разведки Гайского месторо­ ждения. при документации путают плоскости падения пород с пло­ скостями их сланцеватости. Такие промахи могут привести к крупным ошибкам в структуре месторождений.

Характерно, что при повторной документации кернов буровых скважин квалифицированными специалистами часто в немых тол­ щах обнаруживаются палеонтологически охарактеризованные го­ ризонты, литологические опорные горизонты, отчетливо выражен­ ные зоны дизъюнктивных нарушений, околорудные изменения по­ род, уточняются мощность и особенно строение залежей полезного ископаемого, элементы залегания пород, выявляются пропущенные залежи-спутники и т. д.

Ошибки документации имеют в большинстве своем качественный характер; оценить их количественно часто трудно, но если их не вы­ явить своевременно, они могут повести к очень крупным погрешно­ стям в интерпретации данных разведки и геологических построений, на них основанных. Если возникло сомнение в надежности первичных данных разведки, необходимо проверить прежде всего первичную геологическую документацию.

В правильно организованной разведочной партии ведущий гео­ лог должен систематически не реже одного-двух раз в неделю тща­ тельно проверять первичную геологическую документацию техни- ков-геологов и не только в конторе по записям, а непосредственно на скважинах и в горных разведочных выработках, сверяя записи с натурой. Для ведущего геолога первичная геологическая докумен­ тация — одна из важнейших обязанностей. Первичную геологиче­ скую документацию впоследствии, как правило, проверить нельзя: керн при длительном хранении разрушается и теряется, горные вы­ работки обрушаются и места наблюдения становятся недоступными. Между тем, если на технические ошибки наложатся ошибки доку­ ментации, то возможны весьма крупные погрешности в геологиче­ ских предположениях, построениях, прогнозах по месторождению.

Геологические ошибки обобщения разведочных данных

Первичные разведочные данные относятся к отдельным точкам, а от разведчика требуется общая характеристика месторождения, и при этом необходимы не только средние значения геолого-промы-

54

поенных параметров для всего месторождения, но и динамика их изменчивости по отдельным рудным телам, участкам, блокам, гори­ зонтам и т. д. Для ответа на эти вопросы надо обобщить первичные разведочные данные, проинтерполировать их между разведочными точками и проэкстраполировать за пределы контура разведочных точек. Это — задача по своей сути творческая и, конечно, самая трудная и ответственная в работе разведчика. При рассмотрении достоверности разведки необходимо всегда иметь в виду ошибки в обобщениях разведочных данных. Эти ошибки давно уже принято называть ошибками аналогий; иногда их называют геологическими ошибками. Мы считаем второй термин более удачным, так как в ос­

разведочных данных.

Представим график изменения какого-либо геолого-промышлен­ ного параметра, например мощности залежи по линии / —/', который характеризуется достаточно точно в соответствии с данными раз­

а график изменения мощности характеризовала бы другая кривая. График В резко отличается от графика А. Если последний отве­ чает, как мы приняли, действительной изменчивости мощности руд­ ного тела по линии I —Г , то это значит, что график В характеризует тело неверно. Ошибка интерполяции между разведочными точками в варианте В очевидна из сопоставления графиков. Источник этой ошибки в том, что размещение разведочных точек и полученные по ним

55

т. е. преуменьшена на 0,7 м или на (0,7 -100)/6 = 11,6% относительно варианта А. Отметим, что ошибка эта, если она войдет в подсчет запасов, вполне приемлема, а форма рудного тела, его структура в одном и другом варианте резко различаются. Если проект отработки месторождения будет сделан исходя из формы рудного тела по вари­ анту В, при эксплуатации встретятся серьезные затруднения. Это еще один пример того, что средние значения по важнейшим геолого­ промышленным параметрам не характеризуют точности разведки. В результате разведки необходимо правильно охарактеризовать изменчивость геолого-промышленных параметров.

Предположим теперь, что в варианте В сгустили сеть разведочных точек вдвое. Задав на том же расстоянии разведочную точку влево от точки Ъх, получим новый вариант разведки по линии / —Г . По

ждение 0,2 м в сторону увеличения против варианта А. Поскольку график изменения мощности построен по большему числу точек, среднюю мощность по этому варианту можно принять наиболее близкой к действительной. В данном случае сгущение сети разведоч­ ных точек привело к более точному варианту разведки, так как в результате сгущения разведочные точки попали на все характер­ ные места (точки перегиба графика) изменения мощности рудного тела (с3; с5; с7). Отметим, что статистическая характеристика степени изменчивости и величины ошибки в определении мощности по вари­

наиболее благоприятна для ошибочного варианта В.

Задачу о степени представительности отдельных точек, целых систем разведочных точек, о полноте информации для решения вопро­ сов о точности определения среднего значения геолого-промышлен­ ного параметра и о характере изменчивости его значения на разведоч­ ном участке надо решать во время разведки, до проектирования предприятия, и тем более до начала его работы. Оценка степени представительности разведочных данных должна быть сделана на основе их анализа и некоторой дополнительной информации, которую можно получить путем сгущения разведочной сети. Однако неразум­ ное сгущение сети разведочных точек экономически недопустимо. Кроме того, не всегда сгущение разведочной сети гарантирует доста­ точную представительность разведочных данных и необходимую точность характеристики средних значений и изменчивости геолого­ промышленных параметров.

56

Необходимо искать дополнительную информацию вне сгущения разведочной сети. Источниками ее для оценки представительности разведочных данных иногда служат геофизические методы разведки, позволяющие обоснованно интерполировать данные между отдель­ ными точками, и детальное геологическое картирование объекта, позволяющее часто вскрыть вместе с разведочными данными факторы, контролирующие размещение, форму, условия залегания, веществен­ ный состав и структуру рудных тел. Рассмотренный выше пример разведки Гайского месторождения меди показывает, что тщательный и углубленный анализ геологической структуры рудного поля и ме­ сторождения дал основание для правильной интерпретации резуль­ татов разведки. Детальное геологическое картирование и структур­ ный анализ месторождения также обязательны для обоснования наиболее рационального размещения разведочных точек, для полу­ чения наиболее представительных данных.

Некоторые закономерности в строении месторождения можно предположить еще на первых шагах разведки, исходя из учения о геолого-промышленных типах месторождений, например о вер­ тикальной и горизонтальной зональности месторождения, измене­ ниях в зоне окисления, вторичного обогащения и первичной зоне рудных месторождений, о литолого-фациальной зональности и фа­ циальных изменениях для месторождений осадочного происхожде­ ния, о значении и влиянии на размещение, форму и вещественный состав рудных тел различных систем дизъюнктивной и пликативной тектоники, пострудной вулканической деятельности, наконец, явле­ ний размывов, выщелачивания, проявления карста, элементов совре­ менного рельефа, оползней и т. д. Другими словами, оценка пред­ ставительности разведочных данных должна производиться обяза­ тельно на основе детального объективного анализа всей геологической, геофизической и геоморфологической обстановки, в которой находятся месторождения, а также истории его формиро­ вания и геологического развития.

Ошибки интерполяции и экстраполяции разведочных данных

Обычно при объединении разведочных данных по отдельным разведочным точкам в общую картину геологического строения месторождения предполагают изменчивость геолого-промышленных параметров между этими точками по закону прямой (прямопропор­ ционального изменения параметра), если, конечно, разведчик не располагает какой-либо дополнительной информацией. Иногда дан­ ные по точке распространяют до середины расстояния от соседней точки, т. е. сферой влияния каждой точки считают ближайший прилегающий к ней район. Первый прием интерполяции только в очень редких случаях отвечает действительной закономерности

57

изменения геолого-промышленных параметров: между точками всегда значения их, в особенности мощности и качества полезного ископаемого, изменяются по более сложному графику.

Второй прием интерполяции заведомо не отвечает истинной кар­ тине изменчивости мощности, строения залежи и качества полезного ископаемого, так как он предполагает скачкообразное изменение соответствующих значений на границе зон влияния.

Крупные ошибки геологического прогноза допускаются тогда, когда интерполяция или экстраполяция Геологических данных делается чисто геометрически без должного учета дополнительной информации. Именно учет ее позволяет обосновать представление о более вероятной структуре месторождения в целом и о соотношении отдельных его частей. Выделение частных элементов общей струк­ туры позволяет разбить рудное тело на отдельные геологически однородные блоки, в пределах которых изменчивость геолого-про­ мышленных параметров близка к функциональной зависимости от местоположения точки и интерполяция данных по закону пря­ мой оправданна.

Обобщение разведочных данных, построение модели месторожде­ ния в основном сводятся к решению трех следующих задач: а) ана­ лизу данных по отдельным разведочным точкам; б) обобщению дан­ ных по двум или ряду точек в разрезе по площади; в) обобщению ряда сечений (разрезов) по объему для участка земной коры, геологи­ ческого тела (месторождения, залежи и т. д.).

Все построения должны быть сведены в цельную, единую картину, где частности не могут противоречить друг другу, они должны быть согласованными. Поэтому для построения каждого нового геологи­ ческого профиля или погоризонтного плана часто необходимо пере­ смотреть предыдущие построения, иногда вплоть до пересмотра и переоценки сведений по отдельным разведочным точкам или всей модели в целом. Одно должно оставаться запретным — подгонка материалов разведки под те или другие общие представления об объекте, хотя иногда они могут казаться до очевидности точными и полностью отвечающими действительности. Первичные материалы можно подвергнуть повторной проверке, но необоснованных изме­ нений и исправлений в них делать нельзя. Следует иметь в виду, что

возникающие при обобщении разведочных материалов, рассмотрим две простейшие, типичные задачи, возникающие почти всегда.

З а д а ч а п е р в а я возникает при обобщении материалов но разведочной точке. Допустим, буровой скважиной вскрыты за­ лежи а ж б полезного ископаемого (рис. 15). Необходимо решить, сколько отдельных залежей вскрыто в данной точке и как они отно­ сятся друг к другу. Казалось бы чего проще? Скважина пересекла спокойно и наклонно залегающую пачку пород, содержащую две

58