Крупномасштабные поисково-съемочные работы

Поисково-оценочные работы

 

Поисково-оценочные работы, именовавшиеся в прежних учебных пособиях «поисково-разведочные» завершают процесс поисков месторождения. Они проводятся для того, чтобы отбраковать явно непригодные проявления полезных ископаемых и выявить наиболее перспективные участки опоискованной территории, на которых предполагаются месторождения полезных ископаемых, для предварительной их разведки. На таких участках, охватывающих целые рудные поля, бассейны или их части, прогнозируются запасы полезного ископаемого, что служит обоснованием для постановки здесь разведочных работ.

Методика проведения поисково-оценочных работ имеет черты и поиска месторождения, пока последнее не обнаружено, и разведки, когда оно уже найдено. В этот период основное внимание уделяется геологическому изучению поверхности месторождения, для чего проводятся крупномасштабные геологические съемки. Они сопровождаются детальными минералогическими, геохимическими и геофизическими исследованиями участка, опробованием и документацией обнажений и поисково-разведочных выработок.

 

Системы поисково-оценочных работ можно разделить на три группы:

1) системы приповерхностных горных выработок — канав, шурфов, дудок, траншей;

2) системы неглубоких буровых скважин;

3) системы приповерхностных горных выработок и единичных буровых скважин разных глубин.

 

Эти системы становятся начальными элементами будущих систем разведки соответствующих месторождений.

 

Крупномасштабные геологические съемки в районах большинства твердых полезных ископаемых выполняются преимущественно в масштабе 1 : 10 000 или 1 : 5000. Съемки месторождений нефти и газа, каменных углей, фосфоритов и некоторых других полезных ископаемых, занимающих обширные площади, выполняются в масштабе 1: 25 000. Крупномасштабные съемки (1 : 10 000) охватывают рудные поля площадью от 10 до 100 км3. Для некоторых небольших и сложных месторождений уже в стадию поисков составляются геологические карты масштаба 1 : 2000 и иногда 1 : 1000. Перспективные участки рудного поля, заснятые в масштабе 1:10 000, должны быть изучены в более крупном масштабе.

 

Крупномасштабная геологическая съемка должна завершаться к моменту окончания поисково-оценочных работ, чтобы ею можно было воспользоваться для прогнозирования распространения выявленных месторождений по площади и на глубину с целью их предварительной разведки.

 

Для составления крупномасштабной карты особенно большое значение имеет изучение геологической структуры исследуемой площади. Понимание структуры позволяет выяснить закономерности размещения тел полезных ископаемых в ее пределах и установить границы рудного поля или месторождения, выявленного в процессе поисково-оценочных работ.

Структуры месторождений полезных ископаемых разнообразны, но все они подразделяются на две большие группы: складчатые и разрывные. Под структурой рудного поля подразумевается совокупность структурных элементов, влияющих на размещение и морфологический тип месторождений. Под структурой месторождения понимается совокупность структурных элементов, определяющих форму месторождения и распределение тел полезного ископаемого в его пределах.

 

Выяснение структуры рудного поля дает возможность наиболее эффективно выявить выходы месторождений на поверхность и наметить участки возможного местонахождения "скрытых на глубине тел полезного ископаемого. При изучении рудных полей, приуроченных к складкам вмещающих толщ, главной целью является установление таких структурных элементов складок, которые контролируют размещение рудных тел: куполов в тех случаях, когда залежи приурочены к ним; перегибов крыльев, если рудные тела образуются в местах таких перегибов (рис. 22).

 

 

Рнс. 22. Тектоническая схема Никитовского ртутного месторождения. 1 — контуры свит; 2 — осевая линия складки; 3 — жила «Секущая»; 4 — разрывные нарушения.

/ — Чегоринский купол,; // — купол «Новый», /// — Софийский купол; IV — купол «Катушка», V — Чернокурганский купол

 

Рудные поля, в которых размещение месторождений подчинено трещинным структурам, должны изучаться с таким расчетом, чтобы можно было определять рудоконтролирующие трещины среди их массы, не связанной с расположением рудных скоплений. Многие наблюдения показывают, что эндогенные рудные месторождения редко находятся в полостях крупных разломов; они чаще приурочены к оперяющим трещинам. Месторождения в пределах трещинной структуры рудного поля часто находятся в искривлениях разрывных нарушений, в пересечениях трещи­нами контактов различных горных пород (рис. 23). Рудная минерализация в осадочных толщах часто приурочена к наиболее трещиноватым горизонтам.

 

 

Рис, 23. Скопление серебро-свинцовых руд Екатерино- Благодатского месторождения в участке пересечения рудоносных трещин в известняках (по Т. М. Вировлянскому)

 

 

Большинство экзогенных месторождений, принадлежащих к осадочным образованиям, обладает структурами вмещающих толщ и поэтому структурные особенности последних целиком от­носятся к пластам полезного ископаемого. Все нарушения первоначальной структуры рудоносной толщи или угольной свиты равным образом касаются как пластов полезного ископаемого, так и слоев пустых пород. Те и другие могут оказаться смятыми в складки или смещенными по сбросам, но при этом их взаимное положение в каждом ненарушенном блоке остаётся таким же, каким оно было до тектонических нарушений.

 

Месторождения коры выветривания и многочисленные россыпи, т.е. месторождения, связанные с формированием современного или древнего рельефа земной поверхности, обладают структурами, обусловленными этим рельефом и процессами, протекающими на земной поверхности в соответствии с климатическими особенностями различных географических зон. Главными при изучении структур таких месторождений являются геоморфологические и физико-географические исследования.

 

Наблюдения над складчатыми структурами рудного поля или месторождения возможны обычно в отношении складок, которые выявляются путем прослеживания маркирующих горизонтов в пределах участка исследования. Такие складки и являются основными элементами структуры рудного поля или месторождения. Наблюдения складок возможны в естественных и искусственных обнажениях. При этом отмечаются положение осевой плоскости и ориентировка оси складки, а также амплитуды складчатых изгибов. Внимательно должны наблюдаться складки волочения, важные для понимания локализации некоторых эндогенных образований. Все виды микроскладчатых деформаций должны быть рассмотрены и зафиксированы. Следует различать признаки формирования мелкой складчатости путем скольжения с изгибом слоев и скалыванием частей изгибающегося слоя. При скольжении с изгибом часто образуются полости или брекчированные участки, благоприятные для рудоотложения.

 

Для строгого исследования складчатых структур практикуется отбор ориентированных образцов, которые подвергаются микроструктурному анализу. Ориентированные образцы берутся так, чтобы одна из плоскостей образца совпадала со слоистостью или сланцеватостью. На выбранной плоскости такого образца вычерчиваются стрелки, указывающие азимут ее простирания и угол падения.

 

Надвиги, сбросы, сдвиги и другие разрывные нарушения со значительными смещениями часто оказывают решающее влияние на распределение полезных минералов в пределах месторождения и поэтому подлежат всестороннему изучению. Основные наблюдения за разрывными нарушениями преследуют цели:

 

а) определение относительного возраста тектонических движений по смещенным жилам, дайкам и другим структурным элементами, для чего строятся геологические разрезы в различных направлениях;

б) определение амплитуды перемещений в различных частях нарушения путем непосредственных замеров и на основании геологических разрезов;

в) выяснение последовательности движений и этапов тектонического процесса путем изучения особенностей состава и структур минеральных образований в зоне нарушения;

г) определение направления движения вдоль надвигов и сбросов путем тщательных замеров и последующего анализа элементов залегания трещин, сопряженных с надвигами и сбросами, и на основании исследований ориентированных образцов (шлифов) под микроскопом;

д) выяснение роли трещин в процессе рудообразования с выделением рудоподводящих и рудовмещающих трещин посредством изучения вещественного состава и изменений как минеральных образований, заполняющих трещины, так и вмещающих горных пород.

 

Следует иметь в виду, что тектонические движения нередко возобновляются по старым трещинам и перемещения по ним совершаются даже в противоположных направлениях по сравнению с движениями прошлого.

Многообразие в пространственной ориентировке и в происхождении тектонических трещин вызывает необходимость статистического подхода к изучению их совокупностей. Для анализа трещинной тектоники какого-либо участка должны быть выбраны соответствующие площадки с обнажениями горной породы в разных плоскостях; в подземных условиях удобно производить замеры трещин на пересечении двух горизонтальных выработок (штрека и квершлага, штольни и орта). При этом соблюдаются следующие условия:

 

1) площадки для замеров трещин должны располагаться среди однородных горных пород, равномерно на изучаемом участке;

2) производятся замеры всех без исключения трещин подряд;

3) на каждой площадке или выбранном интервале горных выработок должно быть сделано не менее 200 замеров;

4) результаты измерений наносятся на диаграммы, отдельные для каждой площадки.

 

При соблюдении этих условий полученные диаграммы позволяют дать надежную интерпретацию тектонических движений, вызвавших образование выявленных систем трещин.

 

Основные методы крупномасштабных геологических съемок. Обычно крупномасштабная геологическая съемка проводится на площади, уже покрытой ранее геологической съемкой масштабов 1:50 000, 1:100 000 или 1 : 200 000. Поэтому выбор площади для крупномасштабной съемки и ее границы устанавливаются достаточно точно в зависимости от геологической позиции и размеров месторождений полезных ископаемых, предполагаемых в пределах перспективных участков.

 

Съемка может выполняться любым из известных методов: поперечными маршрутами, прослеживанием маркирующих горизонтов по простиранию или сплошным картированием обнажений по площади. Выбор метода зависит от структуры участка и степени его обнаженности. Нередко бывает целесообразно совмещение двух методов съемки. При хорошей обнаженности возможно непосредственно прослеживание всех важнейших элементов струк­туры рудного поля и тогда предпочтение может быть отдано методу прослеживания маркирующих горизонтов. Напротив, при большой мощности наносов более целесообразен метод поперечных маршрутов или сплошное картирование естественных и искусственных обнажений — картировочных скважин, канав и шурфов. Крупномасштабная геологическая съемка производится на топографической основе, которая должна отвечать установленным требованиям по точности и содержанию. В практике имеют место два способа использования топографической основы при крупномасштабном картировании: геологическое картирование на ранее составленной топографической основе и одновременное составление топографической и геологической карт.

 

При первом способе обнажения геологические границы и другие геологические элементы наносят на готовую топографическую карту непосредственно без дополнительных инструментальных привязок, опираясь на ориентиры, имеющиеся на топографической карте. Когда геологический пункт отстоит на значительном расстоянии от топографического ориентира, его наносят на карту после измерения расстояния между пунктом и ориентиром рулеткой, а азимута — горным компасом. Только в некоторых случаях требуется инструментальное определение местоположения на карте отдельных пунктов геологических наблюдений (на маркирующем горизонте, на контуре рудного тела). Инструментальное определение, «привязка», совершенно необходимо для устьев буровых скважин или подземных горных выработок. Второй способ состоит из следующих трех последовательных этапов совместного ведения топографических работ и геологических наблюдений:

 

1. Одновременно производятся разбивка опорной топографической сети топографом и осмотр обнажений с составлением структурно-геологической схемы участка геологом.

2. Проводится топографическая съемка с одновременным геологическим исследованием и описанием важнейших пунктов наблюдений, которые привязываются инструментально в процессе совместной работы.

3. Производится увязка топографических измерений и геологических наблюдений и совместное составление топографической основы с нанесением на нее геологических данных.

 

Современное геологическое картирование состоит из цикла разнородных наблюдений — минералого-петрографических, геохимических и геофизических, которые затем сопоставляются и позволяют получить наиболее обоснованное представление о структуре выявленных месторождений. Полевые работы при крупномасштабной съемке состоят прежде всего в описании естественных обнажений на картируемой площади. По этим описаниям составляется схематическая геологическая карта, которая служит основой для проведения других исследований уже с точной инструментальной привязкой пунктов наблюдений и для заложения скважин картировочного бурения или расчисток.

 

На участках, закрытых рыхлыми четвертичными отложениями, с целью выявления структуры толщ коренных пород и их литологического расчленения выполняются геофизические и геохи­мические съемки. Наиболее распространенный геофизический метод при геологической съемке состоит в измерениях кажущихся электрических сопротивлений по профилям, ориентированным вкрест простирания общей геологической структуры. - По кривым кажущихся сопротивлений составляется структурно-корреляционная карта, на которой выделяются зоны различного сопротивления, соответствующие положению различных горных пород. Там, где геофизические методы электрометрии, магнитометрии или радиометрии не позволяют надежно расчленять горные породы под чехлом рыхлых отложений, могут применяться геохимические съемки, если различные комплексы горных пород обладают резко различным химическим составом, например известняки и песчаники или граниты и базальты.

 

Сопоставление схематической геологической карты с картой геофизических или геохимических наблюдений позволяет уточнить границы и характер различных горных пород на площади съемки и таким образом дать изображение геологической структуры, наиболее близкое к действительности (рис. 24, 25).

 

Рис. 24. Выделения различных геологических зон по кривым кажущегося сопротивления (по А. В. Вешеву). Заштрихованы зоны высоких кажущихся сопротивлений

 

 

Рис. 25. Геологическая карта участка, построенная по наблюдениям в обнажениях и геофизическим данным (по А. В. Вешеву). 1 — мощные рыхлые отложе­ния; 2 — порфиритоиды; 3 — микрокварциты; 4 — кварц- хлорит - серицитовые сланцы; 5 — порфироиды; 6 — туфы; 7 — хлорит-серицитовые сланцы; 8 — границы пород по геофизическим данным; 9 — границы пород по непосредственным геологическим наблюдениям; — линии тектонических нарушений

 

 

Заключительным этапом крупномасштабной геологической съемки при мощном чехле наносов является проходка картировочных скважин или канав и расчисток в пунктах, которые остались нерасшифрованными на схематической геологической карте и на карте геофизических наблюдений. Нередко эти две карты в отдельных частях исследуемой площади дают противоречивые показатели. В таких случаях и требуется проходка картировочных буровых скважин или расчисток. Чем менее обнажена картируемая площадь, тем больше требуется картировочных выработок. Данные картировочных выработок расшифровывают с большей или меньшей степенью достоверности геологическое строение на закрытых участках и позволяют окончательно отрисовать крупномасштабную геологическую карту. Одна такая карта еще не содержит достаточной характеристики перспективы участка в отношении полезных ископаемых; на ней зафиксированы лишь некоторые минеральные проявления, свидетельствующие о воз­можности выявления полезных ископаемых, которые встретились в естественных обнажениях или вскрыты отдельными картировочными выработками. Для установления перспектив закартированной площади в отношении полезных ископаемых необходимо проведение дополнительных поисковых работ.

 

В процессе крупномасштабной геологической съемки производятся гидрогеологические наблюдения, при которых фиксируются все водные источники, колодцы и грунтовые воды, вскрытые в картировочиых скважинах. На типичных и значительных водопунктах должны быть определены дебит и химический состав подземных вод.

 

Поисковые методы в комплексе с крупномасштабной геологической съемкойимеют целью обнаружение всех выходов полезных ископаемых на дневную поверхность и выявление участков с благоприятной геологической обстановкой, в пределах которых можно ожидать полезные ископаемые под покровом рыхлыхотложений или в пределах самих рыхлых отложений — в рос­сыпях.

 

Шлиховой метод в комплексе с крупномасштабной геологической съемкой применяется главным образом для опробования аллювиальных, делювиальных и элювиальных отложений в распадках, на склонах и водоразделах. Шлиховое опробование: рыхлых отложений на площади рудного поля решает двойную задачу:

 

с одной стороны, оно выполняет роль, подобную литогеохимическому опробованию, выявляя механические ореолы рассеяния рудных минералов,

а с другой — служит средством обнаружения промышленных россыпей там, где вместо «рассеяния», наоборот, произошла концентрация полезных минералов в рыхлых отложениях.

 

Для выявления полезных ископаемых, отличающихся по электропроводности от окружающей среды, применяются методы комбинированного профилирования, естественного поля и заряжен­ного тела. Однако их применение ограничено тем, что большинство руд с невысокой концентрацией полезных минералов (вкрапленных), а также окисленные руды не фиксируются электрометрией.

 

При наличии в составе руд магнитных минералов —магнетита и пирротина — целесообразно применение магнитометрии, дающей заметные магнитные аномалии даже при значительном покрове рыхлых отложений.

 

Для урановых руд в процессе поисково-оценочных работ обязательна радиометрическая съемка. Основной является площадная гамма-съемка, выполняемая при хорошей обнаженности непосредственно по поверхности картируемой площади; при наносах или значительной коре выветривания коренных пород измерения активности производятся в коротких бурках по опре­деленной сети наблюдений. Если в радиоактивных рудах имеет место смещение равновесия в сторону радия, то производятся измерения бета-активности также по всей площади. Эманационная съемка проводится главным образом на участках, закрытых современными отложениями с густой растительностью.

 

Литогеологическая съемка находит широкое применение при исследовании поверхности рудных полей и месторождений с целью оконтуривания рудоносных участков. Она выполняется и по коренным выходам рудоносных зон при хорошей обнаженности участка, и по рыхлым отложениям, покрывающим выходы рудных тел на поверхность.