книги из ГПНТБ / Альбов М.Н. Рудничная геология

Рис. 11. Основные структурно-морфологические типы эндогенных геохимических ореолов колчеданных месторождений (поперечные разрезы). По Л. Н. Овчинникову и Э. Н. Баранову [9].

роды; 4 — контакты пород, благоприятные для локализации рудных тел; 5 — разрывные нарушения; 6 — рудные тела; 7 — эндогенные ореолы; 8 •— графики распределения элементов-индикаторов на

уровне эрозионной поверхности

вертикальная зональность. Для подрудной зоны типичны кобальт и молиб­ ден. Индикаторами надрудной зоны служат свинец, барий и серебро. Это дает возможность оценить глубину залегания скрытых рудных тел, дать прогноз их состава и возможных масштабов [9].

7. Скважинная геофизика

Составление геологического разреза по скважине и химическое опро­ бование керна или шлама не являются единственными методами изучения разреза. Большие возможности получения дополнительной информации из скважин открывает скважинная геофизика.

Основным методом скважинной геофизики является каротаж, кото­ рый по существу представляет собой геофизический метод геологической документации буровых скважин. Рудный каротаж в настоящее время известен в следующих вариантах.

121

1.Магнитный каротаж для слабомагнитных (СГИ) и сильномагнит­ ных руд (УФАН).

2.Электрический каротаж:

г) метод электролитический (ЭК); д) метод электродных потенциалов (МЭП). 3. Радиоактивный каротаж:

а) гамма-каротаж (ГК); б) нейтронный гамма-каротаж (НГК);

в) гамма-гамма-каротаж (ГГК); г) селективный гамма-гамма-каротаж (СГГК);

д) метод искусственной радиоактивности (МИР).

Метод КС позволяет составить общее представление о литологическом разрезе скважины и выделить зоны проводимости. Классификация про­ водящих зон производится с помощью методов ПС и МЭП. Метод МИР по­ зволяет определять содержание меди с относительной погрешностью 10%, а также содержание A l , Na, S, Fe в рудных интервалах при малых выходах керна и даже при его отсутствии.

Большое значение имеет корреляционный метод, разработанный в Свердловском горном институте. Этот метод позволяет изучать поведение рудных тел между буровыми скважинами. На одном из участков колче­ данного месторождения на Урале, пробуренном по сети 50 X 100 м, были подсчитаны запасы. После проведения исследований по корреляционному методу и контрольного бурения некоторые рудные тела не были подтверж­ дены. Оказалось, что рудные тела этого месторождения имеют неправиль­ ную форму и небольшие размеры. Фактические запасы оказались значи­ тельно меньше ранее подсчитанных.

Корреляционный метод в настоящее время прочно вошел в комплекс разведочных работ на месторождениях Урала как эффективное средство изучения поведения рудных тел между буровыми скважинами. На место­ рождениях магнитных руд корреляционный метод успешно применяется в комплексе с магнитным каротажем отдельных скважин [6].

8.Пространственно-статистический анализ

иего применение в поисковых целях

Любую геологическую карту рудоносного района можно рассматри­ вать как сумму небольших элементарных площадей или участков, каждый из которых обладает своим различным уровнем вероятности оруденения. Эту вероятность можно оценить количественно в условных единицах (в бал­ лах). Для этого следует предварительно составить таблицу поисковых критериев и поисковых признаков применительно к интересующему нас генетическому типу рудного месторождения и конкретному геологическому строению изучаемого района. Можно наметить, например, такой перечень поисковых критериев (поисковых признаков):

122

Каждый из них может иметь более мелкие подразделения. Геохимиче­ ский, например, по элементам металлометрической съемки, минералоги­ ческий и шлиховой — по отдельным рудным минералам, неотектониче­ ский — блоки поднятия и блоки опускания и пр. Общее количество таких поисковых признаков может составлять несколько десятков (например, 50). Не все они обладают одинаковой информативностью. Поэтому некоторые из них, имеющие малое поисковое значение, в дальнейшем можно исклю­ чить. Все отобранные поисковые критерии и поисковые признаки распо­ лагают в вертикальной колонке таблицы. В горизонтальном направлении располагают номера участков (площадей). По каждому участку в клетке, отвечающей каждому поисковому признаку, ставится или 1, или 0, в зави­ симости от того, имеется ли данный поисковый признак на этом участке.

Внизу таблицы подводится сумма баллов, которая может варьировать в пределах от 50 (в нашем случае) и до 0. Отношение суммы баллов к 50 (к максимально возможной) и составляет количественную меру вероятности оруденения для каждого участка. Численные значения для этих вероятно­ стей ставятся в центре каждой площади и по ним проводится система изоли­ ний. Концентрация изолиний укажет участки с наиболее вероятным оруденением, заслуживающие проведения детальных поисков в первую очередь. Известные месторождения или рудопроявления наносятся на эту карту дополнительно специальным условным знаком.

Кроме карты с изолиниями вероятности оруденения полезно составить в том же масштабе карту сложности геологического строения. По предло­ жению В. В. Богацкого [2] мерой сложности в этом случае является «по­ казатель сложности геологического строения» (ПСГС). При определении ПСГС подсчитывалось общее количество отображенных на геологической карте следующих признаков: а) литологические разности пород (осадочные вулканогенные, интрузивные), б) возрастные подразделения (системы отделы, свиты) и в) разломы. Каждый признак оценивался в 1 балл, а зна­ чение ПСГС определялось их суммированием. Например, на элементарной площади установлены карбонатные породы (1 балл) нижнего и среднего кембрия (2 балла); девонская (1 балл) интрузия гранитов (1 балл) и один разлом (1 балл) — ПСГС равен 6 баллам. Иными словами, ПСГС — это

Численные значения ПСГС по каждому участку выносят на бланковую карту того же масштаба (1 : 500 000) и преобразовывают в систему изоли­ ний. Карта-схема сложности геологического строения в изолиниях позволяет выявлять новые особенности геологической структуры и спо­ собствует геолого-структурному районированию (рис. 12).

На рис. 13 показана карта-схема количественной изменчивости эндо­ генного магнетитового оруденения тоже восточного склона Кузнецкого

123

Алатау. По тем же участкам определено количество магнетитовых рудопроявлений. Месторождения показаны особым условным знаком.

Совместный анализ карт-схем сложности геологического строения и количественной оценки изменчивости эндогенного магнетитового оруденения показывает, что последнее приурочено к участкам, сложность которых выше среднего статистического значения (больше 5 баллов). Этим подтвер­ ждается установленная практикой геологоразведочных работ закономер­ ность, что эндогенное магнетитовое оруденение локализовано в участках высокой геологической сложности [2J.

Необходимо изложить некоторые соображения о размерах элементар­ ных площадей (участков), их количестве и форме. В опыте В. В. Богацкого [2] при масштабе карты 1 : 500 ООО размер элементарного участка был вы­ бран в стандартный лист масштаба 1 : 25 ООО, площадь которого составляет 76 км 2 . При этом количество участков в пределах карты составляло около

для конкретного прогнозирования. Очевидно, что размер элементарной площади заранее определить нельзя, ее выбор требует специальных экс­ периментов.

Метод пространственно-статистического анализа принципиально мо­ жет быть применен к геологическим картам любого масштаба. Нет особой необходимости к увеличению количества элементарных участков. Для пер­ вого опыта достаточно ограничиться 30—50 участками. При этом для со­ ставления карты-схемы сложности геологического строения форма участков может быть принята в виде квадратов одного и того же размера с про­ извольным выбором начала координат. Для составления карты-схемы веро­ ятности оруденения примерно такое же количество участков должно быть выбрано с учетом геологических контуров горных пород. Главнейшие гео­

ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ ФОРМЫ И СВОЙСТВ РУДНЫХ ТЕЛ

1. Элементы морфологии и свойства рудных тел

Крайнее разнообразие форм рудных тел, известных в результате их разведки и эксплуатации, можно классифицировать по различным при­ знакам. По отношению к залеганию вмещающих горных пород рудные тела можно разделить на три группы: согласные, секущие и контактовые [4]. Их размеры в трех взаимно перпендикулярных направлениях (длина, ширина, мощность), обозначаемые строчными (д, ш, м) или заглавными буквами (Д, Ш, М) в зависимости от относительной величины этих парамет­ ров, дают следующие морфологические типы рудных тел:

126

Эти морфологические типы могут быть ориентированы в пространстве прежде всего по отношению к горизонтальной дневной поверхности раз­ личным образом. Это имеет важнейшее значение для выбора наиболее це­ лесообразной разведочной сети. Поэтому можно предложить другую клас­ сификацию рудных тел, в основу которой приняты элементы залегания рудных тел, положение последних в пространстве и системы их разведки

наклонно залегающие пласты, рудные жилы и минерализованные зоны

Математической пространственной моделью многих рудных тел с не­ которым приближением может быть принят трехосный эллипсоид с полу­ осями g > т^> р*. Изменяя отношения размеров его полуосей, можно по­ добрать форму и размеры эллипсоида в качестве геометрической модели

Важнейшим элементом является ось рудного тела. Ее экстраполяция на глубину показывает направление разведочных работ, а экстраполяция выше дневной поверхности возможные размеры эродированной части руд­ ной залежи. Частным случаем эллипсоида является шар, отличающийся изотропным строением (g = m = р). Однако в природе рудных тел шаро­

* grande — большая; moyehne — средняя; petite — малая.

127

Характерным признаком руд­ ных тел, приближающихся по форме к трехосному эллипсоиду, является анизотропия их свойств, что имеет большое геологическое значение. Для очень многих руд­ ных тел анизотропия распределе­ ния содержания полезного компо­ нента повторяет анизотропию фор­ мы рудного тела. Это положение можно признать теоретическим обоснованием] рационального раз­ мещения разведочной сети, а так­ же сети опробования.

Форма плоского эллипсоида может быть изогнута, если рудное тело согласно залегает в толще слоистых смятых пород. Рудные тела при этом часто занимают замки складок, антиклиналей и синклиналей, а в плане приобре­ тают очертания подковы.

Послерудные смещения часто разбивают форму эллипсоида на отдельные блоки различных очер­ таний. При этом реконструкции начальной формы трехосного эл липсоида с определением положе­ ния его осей в пространстве мо­ жет подсказать направление раз­

ведочных работ. При взаимном пересечении двух рудных тел (например,

столбы разделяются участками с бедным (а иногда и непромышленным) содержанием полезного компонента. Такие участки бедных руд можно называть «отрицательными рудными столбами». Построение осей рудных столбов и их экстраполяция на нижние горизонты дает возможность рудничному геологу предвидеть поведение рудного тела на более глубо­ ких горизонтах и оперативно руководить их вскрытием.

2. Погоризонтные планы и вертикальные сечения

Проведение каждой горной выработки или буровой скважины, за­ данной с целью поисков, разведки или подготовки месторождения и экс­ плуатации, обязательно должно сопровождаться составлением по ней вер-

128

тикального геологического разреза вкрест простирания горных пород или рудного тела. На основании разрезов по отдельным выработкам и скважи­ нам составляют сводные геологические разрезы по поисковым или разве­ дочным линиям, а также вертикальные продольные проекции по месторож­ дению .

Геометрическую основу планов, поперечных и продольных геологи­ ческих разрезов и проекции составляет рудничный маркшейдер в приня­ том на руднике масштабе (1 : 200; 1 : 500; 1 : 1000; 1 : 2000; 1 : 5000). Соотношение горизонтального и вертикального масштабов на разрезах и проекциях, как правило, принимается равным 1 : 1. Нарушение этого пра­ вила влечет за собой искажение углов падения пород и морфологии рудных тел. Исключение из этого правила делается только для горизонтально залегающих пластов, некоторых пластообразных залежей и россыпных месторождений. Вертикальный масштаб в этих случаях принимается в 5—10 раз крупнее горизонтального (например, для разрезов россыпей горизонтальный масштаб 1 : 2000, а вертикальный масштаб — 1 : 200). Только при этом условии на графиках ограниченного размера можно показать особенности морфологии пласта, залежи или россыпи. На вер­ тикальных геологических разрезах некоторых месторождений, например боксита или марганца, при одинаковом горизонтальном и вертикальном масштабах под каждой выработкой (скважиной) приводят изображение

рождения следует нанести дневную поверхность, ориентировку по стра­ нам света, опорные горизонты по абсолютным отметкам, контуры рудного тела и распределение в нем естественных типов руд, уровень грунтовых вод, границы коры выветривания и зоны окисления, линии осей складок и тектонических смещений.

Дневную поверхность лучше изображать толстой плавно изогнутой сплошной линией черной тушью, прерывая ее на устьях шахт, штолен и шурфов. Над карьерами бывшую топографическую (дневную) поверх­ ность можно изобразить пунктирной линией той же толщины. Линию дневной поверхности можно не показывать на детальных вертикальных разрезах двух или более рабочих горизонтов подземных горных работ.

На вертикальные геологические разрезы и проекции наносят линии горизонтов тонкими сплошными прямыми линиями, соответствующими положению горизонтальных плоскостей с округленными абсолютными отметками, например, через 100, 50, 20 или 10 м. На одном конце линии указывают их абсолютные отметки со знаком плюс выше и со знаком минус ниже уровня моря, принимаемого за нулевую отметку.

Контуры рудного тела на планах и на разрезах изображают толстой черной линией, сплошной на участках детально разведанных и пунктир­ ной на участках их предполагаемого залегания. На вертикальной про­ дольной проекции контуром служит линия выклинивания рудного тела, где мощность последнего равна нулю или предельной рабочей мощности, например, 1 м. При отсутствии ясно видимых в забоях очертаний рудного тела контурную линию наносят по данным забойного опробования. Для рудных тел, вскрытых эрозией, контурную линию полезно продолжить

пунктиром выше современной дневной поверхности, показав этим пред­ полагаемые очертания смытой части рудного тела.

Площадь сечения рудного тела, ограниченную контурной линией на планах или на разрезах, подразделяют на участки, сложенные отдель­ ными естественными типами или промышленными сортами руд. Каждый естественный тип или сорт руд наносят на план (на разрез) особым штри­ ховым условным знаком. Например, массивный магнетит — штриховка по мелкой квадратной сетке, брекчиевидные руды — неправильно рассе­ янными мелкими треугольниками, маломощные рудные жилы заливают черной тушью.

Геологические границы горных пород удобнее изображать тонким точечным пунктиром черной тушью, а обозначения горных пород — крат­ кими буквенными индексами, например, gd — гранодиорит, qss — кварцсерицитовый сланец, sp — серпентинит, al — аллювий и пр. Для этих же

Уровень грунтовых вод на вертикальных разрезах следует изобра­ жать тонкой плавной пунктирной линией тушью синего цвета. На конце этой линии той же тушью указывают дату (месяц, год) замера этого уровня.

Границу древней коры выветривания и зоны окисления изображают тонким точечным черным пунктиром, как линию контакта горных пород. Тектонические смещения показывают красной тушью сплошной линией с установленным и пунктиром с предполагаемым залеганием.

На продольной вертикальной проекции вмещающие породы и типы руд обычно не изображают. Вместо них наносят погружение осей склад­ чатости и контуры (линии выклинивания, тектонические обрывы) отдель­ ных рудных тел.

На основании оформленных таким образом вертикальных геологиче­ ских разрезов можно приступить к составлению погоризонтных геологи­ ческих планов рудных тел. Эти планы составляются по рабочим горизон­ там, уже вскрытым горными работами или проектируемым для вскрытия. Для карьеров погоризонтные планы геолог составляет на каждый эксплуа­ тационный слой.

Расположив в последовательном порядке поперечные вертикальные разрезы, переносят с них положение границ рудного тела и контактов по­ род по каждому горизонту на составляемый план. Полученные на плане точки того или иного контакта соединяют плавной линией.

На погоризонтном плане теми же условными знаками наносят контуры рудных тел, их подразделение на типы или сорта руд, геологические кон­ такты вмещающих пород с их буквенными индексами, тектонические сме­ щения, оси складок и их погружения. В наименовании каждого погори-

130