Как найти месторождение минералов

Поиски полезных ископаемых. Этим нужным, трудным, интересным делом занимаются у нас в стране десятки тысяч людей. Среди них немало опытнейших разведчиков недр, заслуженных первооткрывателей ценных месторождений. Но у некоторых охотников за камнями «геологический стаж» исчисляется всего одним-двумя походами.

Участники массового геологического похода — школьники и студенты, трактористы и токари, охотники и скотоводы — вышли на помощь геологам в их трудном поиске.

Поиски бывают разные. Можно искать наугад, надеясь на счастливую случайность. И это порой приносит пользу. Но, конечно, в тысячу раз плодотворнее поиск, основанный на глубоком понимании закономерностей залегания полезных ископаемых. Геологу нужны не только выносливые ноги, пытливые глаза, ловкие руки — ему нужен богатый запас знаний. А без знания даже счастливый случай может оказаться напрасным. Попадется в руки незнающему человеку ценный минерал, а он и не узнает его — выкинет.

Поэтому накапливать геологические знания — сейчас одна из главных задач участников геопохода. Знания, умноженные на массовость, принесут богатый «урожай» полезных ископаемых.

С этого номера в нашем журнале открывается «Страница геопоходчика» — заочная школа геологов-любителей. На первом занятии мы расскажем вам о том, что нужно делать в тех случаях, когда…

Это случилось в жаркий летний день. Геолог, возвращавшийся с маршрута, нагнулся, чтобы напиться у ручья, и вдруг заметил на дне красивый полупрозрачный камешек, который выделялся среди других своим голубым цветом.

«Это камень-пришелец, — решил геолог. — Любопытно, откуда принес его ручей?» И геолог отправился вверх по течению. Чем дальше удалялся он от места находки, тем чаще попадались обломки заинтересовавшей его голубой породы, Вскоре ручей привел исследователя к горе. Когда он поднялся почти на самую вершину, то увидел каменные гряды — сизо-голубые. После непродолжительного осмотра геолог убедился, что перед ним — корунд, один из самых твердых, после алмаза, минералов.

Так было найдено в Казахстане месторождение корунда; оно получило название Семиз-Бугу, что по-казахски значит «Синие скалы».

Оказался ли ручей случайным помощником геолога? Как очутились в ручье голубые обломки корунда? Какие силы отделили их от монолитных сизо-голубых гряд?

Секрет открывается просто. Солнце, вода и ветер вызвали разрушение каменных гребней. В геологии такие процессы называются выветриванием. А обломки горной породы, образовавшиеся вследствие выветривания, очень часто уносятся потоками воды в речные долины.

Насколько продолжительным было путешествие обломка, можно судить по его виду. Если обломок угловат, у него острые грани, значит недалеко и его «дом» — коренные породы. Заметная округлость и сглаженность камня свидетельствуют о более длительном его путешествии. Хорошо отшлифованный камень мы называем галькой. Галька собирается в основном в устье реки или ручья — ведь на всем протяжении потока природа производит как бы механическую сортировку каменного материала по степени его обработки.

Эту особенность используют при поисках полезных ископаемых. Если, допустим, геологи находят в устье реки гальку какого-нибудь ценного минерала, они идут к верховью водной артерии и по размеру, внешнему виду и количеству обломков определяют, где находятся их коренные выходы. При этом они учитывают и характер породы. Известно, например, что известняк мягок, он шлифуется и превращается в гальку быстро, и, следовательно, его месторождение может оказаться неподалеку от устья.

…Теперь нам ясно, как ручей помог геологу обнаружить «Синие скалы».

Нередко каменные обломки образуют самостоятельные месторождения — россыпи.

В конце прошлого века долина небольшой речки Клондайк, находящейся на северо-западе Канады, неожиданно приобрела широкую известность. Бедный голландский переселенец, живший у реки, копал на берегу яму и наткнулся на камень желтого цвета, весивший около полупуда. Переселенец отнес находку домой, и один из его знакомых, увидев необычный камень, посоветовал показать его ювелиру. Камень оказался золотым самородком. Известие о чудесной находке вызвало «золотую лихорадку». Сотни людей, стараясь опередить друг друга, устремились к реке.

Клондайкское золото находилось в россыпях. Что же такое россыпи?

Это рыхлые или соединенные, сцементированные отложения пород, содержащие зерна или кристаллы минералов. В россыпях, образовавшихся в результате размыва пород потоками воды, благородные металлы встречаются очень часто в их так называемом самородном виде (Конечно, такие огромные самородки, как первый из найденных на Клондайке, — большая редкость.). Так можно встретить золото и платину, драгоценные камни — сапфиры, рубины (разновидности корунда), гранаты, алмазы, топазы; такие ценные минералы, как вольфрамит, касситерит («оловянный камень»), шеелит, монацит, танталит, киноварь и другие.

Геологи различают несколько типов россыпей. Самые распространенные — речные. При их поисках обычно пользуются старинным, широко распространенным шлиховым способом. Геологи отбирают из речных отложений пробы и в лотках или ковшах промывают отобранный материал. Легкие частицы песка и глины уносятся водой, а на дне лотка остается осадок — наиболее крупные и тяжелые частицы. Их и называют шлихом. В шлихе могут находиться зерна полезных минералов, обладающих, как правило, большим удельным весом.

После промывки шлих осторожно кладут в какую-нибудь банку и просушивают, затем заворачивают в пакет, на котором указывается «место взятия» и вес пробы.

Минералы, которые находятся в шлихе, можно распознать по цвету. У золота, например, характерный желтый или бледно-желтый оттенок. Платина — серая, с металлическим блеском, киноварь и гранаты — красные. Касситерит имеет смоляно-черную окраску. Он чаще всего встречается в виде зерен неправильной формы. Этот минерал служит сырьем для получения олова, и обнаружение его в шлихе представляет большой интерес.

В тех случаях, когда геолог затрудняется различить минералы по их окраске, он может обратиться к иным методам определения: по форме камней, по степени их твердости.

Нередко неопытные самодеятельные геологи принимают за золото желтые кристаллики или блестки пирита. Для того чтобы не совершить ошибки, надо помнить, что эти два минерала по-разному отзываются на механическое воздействие. Самородное золото в 2—2,5 раза мягче пирита, ноготь оставляет на нем царапину.

Киноварь и гранаты тоже одного цвета, но в противоположность киновари гранаты образуют хорошо оформленные кристаллы, оправдывая тем самым свое название («гранатус» по-латыни — «подобный зерну»). Интересно отметить, что, если в шлихе обнаруживаются гранаты, это признак возможного присутствия в россыпи алмазов. Помимо гранатов, в шлихе можно обнаружить и другие минералы, обладающие характерными формами кристаллов.

Так, монацит, желтовато-бурый или коричневый минерал, образует красивые удлиненные призмочки. По форме они очень напоминают кристаллы топаза. Но цвет кристаллов топаза — винно-желтый, и они отличаются большей твердостью.

Чтобы не спутать касситерит с подобными ему по окраске минералами — например с вольфрамитом, — прибегают к несложной операции: на зерно минерала капают соляной кислотой и дотрагиваются до него кусочком цинка. Если через некоторое время в этом месте образуется металлический налет олова — значит, вы нашли касситерит.

Как же в дальнейшем поступают со шлихом? Его тщательно изучают под лупой. Геологи подсчитывают количество полезных минералов в каждой пробе, а затем составляют шлиховую карту. Для этого на листке кальки с нанесенным на него контуром реки проставляют точки, обозначающие места взятия проб. У каждой точки указывают количественное содержание минералов в шлихе. Такие карты помогают геологам не только найти россыпи, но и выявить границы коренных месторождений полезных ископаемых.

Отдел ведет С. Глушнев

ПО́ИСКИ МЕСТОРОЖДЕ́НИЙ по­лез­ных ис­ко­пае­мых, ком­плекс ра­бот и свя­зан­ных с ни­ми ис­сле­до­ва­ний, на­прав­лен­ных на вы­яв­ле­ние и пер­спек­тив­ную оцен­ку ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых. П. м. мо­гут осу­ще­ст­в­лять­ся на всех ста­ди­ях гео­ло­го-раз­ве­доч­ных ра­бот – в ка­че­ст­ве ос­нов­ных на ста­дии по­ис­ко­вых ра­бот или со­пут­ст­вую­щих на ос­таль­ных ста­ди­ях. При­ме­няв­шие­ся ра­нее под­ста­дии по­ис­ко­вых ра­бот – ре­ког­нос­ци­ро­воч­ные, об­щие и де­таль­ные по­ис­ки на прак­ти­ке в совр. ус­ло­ви­ях не реа­ли­зу­ют­ся. Для по­вы­ше­ния эф­фек­тив­но­сти гео­ло­го-съё­моч­ных и по­ис­ко­вых ра­бот, уве­ли­че­ния «по­ис­ко­во­го за­де­ла» в прак­ти­ку фе­де­раль­ных гео­ло­го-раз­ве­доч­ных ра­бот в РФ вве­де­ны (2001) на уров­не под­ста­дий «про­гноз­но-по­ис­ко­вые» и «по­ис­ко­во-оце­ноч­ные» ра­бо­ты. Од­на­ко долж­ной рег­ла­мен­та­ции по ста­ту­су, а так­же тре­бо­ва­ни­ям к со­дер­жа­нию и ре­зуль­та­там они по­ка не по­лу­чи­ли.

В за­ви­си­мо­сти от слож­но­сти гео­ло­гич. строе­ния тер­ри­то­рии, ви­да про­гно­зи­руе­мо­го по­лез­но­го ис­ко­пае­мо­го и глу­бин­но­сти ис­сле­до­ва­ний П. м. про­во­дят­ся в разл. мас­шта­бах (от 1:50000 до 1:2000). Вы­би­рая мас­штаб про­ек­ти­руе­мых по­ис­ко­вых ра­бот, ори­ен­ти­ру­ют­ся на раз­ме­ры стан­дарт­ных то­по­гра­фич. план­ше­тов: при пло­ща­ди по­ис­ков св. 330 км² – 1:50000; 80–330 км² – 1:25000; 15–80 км² – 1:10000; 5–15 км² – 1:5000; до 5 км² – 1:2000. В двух пер­вых слу­ча­ях по­ис­ки обыч­но ве­дут­ся на по­лез­ные ис­ко­пае­мые ре­гио­наль­но­го рас­про­стра­не­ния (не­ко­то­рые ти­пы стра­ти­форм­ных ме­сто­ро­ж­де­ний, уг­ли, со­ли и др. оса­доч­ные по­лез­ные ис­ко­пае­мые). При этом пре­ду­смат­ри­ва­ет­ся оцен­ка уча­ст­ков не толь­ко на ве­ду­щие, но и со­пут­ст­вую­щие по­лез­ные ис­ко­пае­мые.

П. м. про­во­дят­ся на но­вых или не­дос­та­точ­но изу­чен­ных тер­ри­то­ри­ях в це­лях вы­яв­ле­ния по­тен­ци­аль­ных руд­ных по­лей, ме­сто­ро­ж­де­ний и про­яв­ле­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых, оп­ре­де­ле­ния по со­во­куп­но­сти обос­но­ван­ных по­ис­ко­вых кри­те­ри­ев и при­зна­ков це­ле­со­об­раз­но­сти их даль­ней­ше­го изу­че­ния. Объ­ек­ты ис­сле­до­ва­ний – бас­сей­ны, руд­ные рай­оны, уз­лы, по­ля и их час­ти, вы­яв­лен­ные на пред­ше­ст­вую­щей ста­дии гео­ло­го-раз­ве­доч­ных ра­бот (ре­гио­наль­ное гео­ло­гич. изу­че­ние недр и про­гно­зи­ро­ва­ние ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых). П. м. воз­мож­ны и в ра­нее ис­сле­до­ван­ных рай­онах при ус­ло­вии из­ме­не­ния пред­став­ле­ний об их гео­ло­гич. строе­нии, ру­до­нос­но­сти, конъ­юнк­ту­ре ми­нер. сы­рья, уве­ли­че­ния глу­бин­но­сти ис­сле­до­ва­ний, вне­дре­ния бо­лее эф­фек­тив­ных совр. тех­но­ло­гий реа­ли­за­ции по­ис­ков. На пло­ща­дях рас­про­стра­не­ния тех­но­ген­ных об­ра­зо­ва­ний, рас­смат­ри­вае­мых в ка­че­ст­ве воз­мож­но­го ис­точ­ни­ка ми­нер. сы­рья, воз­мож­на по­ста­нов­ка спец. ра­бот – ре­ви­зи­он­но-оце­ноч­ных.

Для про­гно­зи­ро­ва­ния пло­ща­дей, пер­спек­тив­ных на вы­яв­ле­ние кон­крет­ных ви­дов и ком­плек­сов по­лез­ных ис­ко­пае­мых, ис­поль­зу­ют­ся со­во­куп­но­сти бла­го­при­ят­ных по­ис­ко­вых пред­по­сы­лок и при­зна­ков. По­ис­ко­вые пред­по­сыл­ки – ком­плекс фак­то­ров, оп­ре­де­ляю­щих ус­ло­вия на­хо­ж­де­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых в зем­ной ко­ре и по­зво­ляю­щих оце­ни­вать воз­мож­ность об­на­ру­же­ния ме­сто­ро­ж­де­ний на оп­ре­де­лён­ных пло­ща­дях; от­ра­жа­ют связь по­лез­ных ис­ко­пае­мых с гео­ло­гич. струк­ту­ра­ми, рель­е­фом, кли­ма­том, воз­рас­том гео­ло­гич. об­ра­зо­ва­ний, со­ста­вом гор­ных по­род, ано­маль­ны­ми по­ля­ми разл. ти­па. Bы­де­ляются: глу­бин­но-ме­тал­ло­ге­нич., кли­ма­тич., гео­хро­но­ло­гич. и стра­ти­гра­фи­че­ские, тек­то­нич., гео­мор­фо­ло­гич., ли­то­ло­гич., пет­ро­ло­ги­че­ские, пет­ро­гра­фич., ми­не­ра­ло­гич., гео­хи­мич., гео­фи­зич. пред­по­сыл­ки. По мас­шта­бу про­яв­ле­ния по­ис­ко­вые пред­по­сыл­ки под­раз­де­ля­ют­ся на пла­не­тар­ные, ре­гио­наль­ные, рай­он­ные и ло­каль­ные, что по­зво­ля­ет оце­ни­вать связь гео­ло­гич. фак­то­ров разл. ие­рар­хи­че­ских уров­ней с со­от­вет­ст­вую­щи­ми им уров­ня­ми про­яв­ле­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых: пла­не­тар­ные – с ми­не­ра­ге­ни­че­ски­ми поя­са­ми и про­вин­ция­ми (бас­сей­на­ми), ре­гио­наль­ные – с ми­не­ра­ге­ни­че­ски­ми зо­на­ми, уз­ла­ми и по­ля­ми, ло­каль­ные – с ме­сто­ро­ж­де­ния­ми, про­дук­тив­ны­ми зо­на­ми и руд­ны­ми те­ла­ми.

По­ис­ко­вые при­зна­ки – ми­не­ра­ло­гич., гео­хи­мич., гео­фи­зич. фак­то­ры (ано­ма­лии), пря­мо или кос­вен­но ука­зы­ваю­щие на на­ли­чие про­яв­ле­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых в пре­де­лах кон­крет­ных пло­ща­дей, уча­ст­ков или гео­ло­гич. об­ста­но­вок. В за­ви­си­мо­сти от ви­дов ано­ма­лий и ме­то­дов их вы­яв­ле­ния по­ис­ко­вые при­зна­ки под­раз­де­ля­ют на ми­не­ра­ло­гические (ми­не­ра­ло­го-пет­ро­гра­фич.), гео­хи­ми­че­ские (ли­то-, био-, гид­ро- и ат­мо­ге­о­хи­мич.) и гео­фи­зи­че­ские (сейс­мич., маг­нит­ные, элек­трич., гра­ви­та­ци­он­ные). По сте­пе­ни на­дёж­но­сти вы­яв­ле­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых раз­ли­ча­ют при­зна­ки пря­мые и кос­вен­ные. К пря­мым при­зна­кам от­но­сят про­яв­ле­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых на по­верх­но­сти в ес­теств. об­на­же­ни­ях, в гор­ных вы­ра­бот­ках или кер­не бу­ро­вых сква­жин; оре­о­лы и по­то­ки рас­сея­ния в ви­де его соб­ст­вен­ных ми­не­ра­лов или хи­мич. эле­мен­тов (напр., зо­ло­та, кас­си­те­ри­та или оло­ва, шее­ли­та или вольф­ра­ма, ки­но­ва­ри или рту­ти и т. п.) в рых­лых скло­но­вых от­ло­же­ни­ях или ал­лю­вии (шли­хо­вые или ли­то-, био-, гид­ро-, ат­мо­ге­о­хи­мич. ано­ма­лии), в ко­рен­ных по­ро­дах; маг­нит­ные или ра­дио­мет­рич. ано­ма­лии вы­со­кой ин­тен­сив­но­сти, од­но­знач­но ука­зы­ваю­щие на на­ли­чие маг­не­ти­то­вых или ра­дио­ак­тив­ных руд со­от­вет­ст­вен­но. К кос­вен­ным по­ис­ко­вым при­зна­кам от­но­сят: оре­о­лы и по­то­ки рас­сея­ния ми­не­ра­лов и хи­мич. эле­мен­тов– спут­ни­ков осн. по­лез­ных ком­по­нен­тов (напр., халь­ко­пи­ри­та, га­ле­ни­та, сфа­ле­ри­та, ар­се­но­пи­ри­та, а так­же ме­ди, свин­ца, цин­ка, мышь­я­ка для зо­ло­то­руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний; шее­ли­та, вольф­ра­ми­та, а так­же вольф­ра­ма для оло­во­руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний и т. п.); оре­о­лы и по­ля рас­про­стра­не­ния со­про­во­ж­даю­щих про­яв­ле­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых ме­та­со­ма­ти­тов (бе­ре­зи­тов, грей­зе­нов, скар­нов, аль­би­ти­тов и др.); сла­бо вы­ра­жен­ные гео­фи­зич. ано­ма­лии, обу­слов­лен­ные фи­зич. свой­ст­ва­ми ру­дов­ме­щаю­щих гор­ных по­род и струк­тур, а так­же ме­та­со­ма­ти­тов и др. при­чи­на­ми.

Поиски месторождений твёрдых полезных ископаемых

Вклю­ча­ют в се­бя ком­плекс гео­ло­гич., ми­не­ра­ло­гич., гео­фи­зич., гео­хи­ми­че­ских (см. Гео­хи­ми­че­ские по­ис­ки, Био­гео­хи­ми­че­ские по­ис­ки) и иных ви­дов ис­сле­до­ва­ний, со­про­во­ж­дае­мых про­ход­кой по­верх­но­ст­ных гор­ных вы­ра­бо­ток и бу­ро­вых сква­жин. Для по­ис­ков скры­тых и по­гре­бён­ных объ­ектов ис­поль­зу­ет­ся глу­бин­ное бу­ре­ние в со­че­та­нии со сква­жин­ны­ми гео­фи­зич. и гео­хи­мич. ис­сле­до­ва­ния­ми. На ос­но­ве ана­ли­за гео­ло­гич. строе­ния тер­ри­то­рий, при­род­ных и ланд­шафт­ных осо­бен­но­стей, на­ко­п­лен­но­го опы­та ис­сле­до­ва­ний раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся про­гноз­но-по­ис­ко­вый ком­плекс при­ме­ни­тель­но к про­гно­зи­руе­мо­му гео­ло­го-пром. ти­пу ме­сто­ро­ж­де­ния. В про­цес­се П. м. ус­та­нав­ли­ва­ют факт на­ли­чия по­лез­но­го ис­ко­пае­мо­го и оце­ни­ва­ют его воз­мож­ные ка­че­ст­ва по осн. и по­пут­ным ком­по­нен­там, про­из­во­дят вскры­тие в ко­рен­ном за­ле­га­нии и оп­ро­бо­ва­ние; про­сле­жи­ва­ют ру­до­нос­ные зо­ны с при­зна­ка­ми по­лез­но­го ис­ко­пае­мо­го по про­сти­ра­нию с по­верх­но­сти и на глу­би­ну еди­нич­ны­ми по­верх­но­ст­ны­ми гор­ны­ми вы­ра­бот­ка­ми и сква­жи­на­ми; ус­та­нав­ли­ва­ют ве­ро­ят­ный гео­ло­го-пром. тип ме­сто­ро­ж­де­ния и под­счи­ты­ва­ют про­гноз­ные ре­сур­сы. Ре­зуль­та­том П. м. яв­ля­ет­ся гео­ло­ги­че­ски обос­но­ван­ная оцен­ка пер­спек­тив ис­сле­до­ван­ных пло­ща­дей. По ма­те­риа­лам вы­пол­нен­ных ра­бот со­став­ля­ет­ся гео­ло­гич. кар­та изу­чен­ных уча­ст­ков в со­от­вет­ст­вую­щем мас­шта­бе и раз­ре­зы к ней, кар­та ре­зуль­та­тов гео­фи­зич. и гео­хи­мич. ис­сле­до­ва­ний. Гра­фич. ма­те­риа­лы от­ра­жа­ют осн. чер­ты гео­ло­гич. строе­ния и за­ко­но­мер­но­сти раз­ме­ще­ния про­дук­тив­ных струк­тур­но-ве­ще­ст­вен­ных ком­плек­сов. На об­на­ру­жен­ных про­яв­ле­ни­ях по­лез­ных ис­ко­пае­мых оце­ни­ва­ют­ся про­гноз­ные ре­сур­сы, осу­ще­ст­в­ля­ет­ся их гео­ло­го-эко­но­мич. оцен­ка, обос­но­вы­ваю­щая це­ле­со­об­раз­ность и оче­рёд­ность даль­ней­ше­го про­ве­де­ния ра­бот.

Поиски месторождений нефти и природных горючих газов

Осу­ще­ст­в­ля­ют­ся в рай­онах ус­та­нов­лен­ной или воз­мож­ной неф­те­га­зо­нос­но­сти в це­лях вы­яв­ле­ния объ­ек­тов по­ис­ко­во­го бу­ре­ния (ло­ву­шек) на но­вых или ра­нее от­кры­тых ме­сто­ро­ж­де­ни­ях неф­ти и га­за, под­го­тов­ки их к бу­ре­нию, раз­бу­ри­ва­ния и оцен­ки про­гноз­ных ре­сур­сов ме­сто­ро­ж­де­ний (за­ле­жей). Ком­плекс по­ис­ко­вых ра­бот вклю­ча­ет: де­шиф­ри­ро­ва­ние ма­те­риа­лов аэ­ро­кос­мич. съём­ки ло­каль­но­го и де­таль­но­го уров­ней ге­не­ра­ли­за­ции; струк­тур­но-гео­ло­гич. съём­ку; гео­фи­зич. ис­сле­до­ва­ния (сейс­мо­раз­вед­ку, гра­ви­раз­вед­ку, маг­ни­то­раз­вед­ку, элек­тро­раз­вед­ку по сис­те­ме взаи­мо­увя­зан­ных про­фи­лей), бу­ре­ние струк­тур­ных сква­жин; со­став­ле­ние карт изо­гипс по опор­ным го­ри­зон­там, обес­пе­чи­ваю­щих воз­мож­ность вы­бо­ра то­чек за­ло­же­ния по­ис­ко­вых сква­жин и оп­ре­де­ле­ния их глу­бин; де­та­ли­за­ци­он­ную сейс­мо­раз­вед­ку; изу­че­ние гео­ло­гич. раз­ре­за; вы­яс­не­ние по­ло­же­ния кон­ту­ров за­ле­жей и эле­мен­тов их ог­ра­ни­че­ния; бу­рение и ис­пы­та­ние по­ис­ко­во-оце­ноч­ных сква­жин; оцен­ку про­гноз­ных ре­сур­сов вы­яв­лен­ных ме­сто­ро­ж­де­ний (за­ле­жей).

Поиски месторождений подземных вод

Про­во­дят­ся в це­лях вы­яв­ле­ния пло­ща­дей с бла­го­при­ят­ны­ми при­род­ны­ми ус­ло­вия­ми для ло­ка­ли­за­ции ре­сур­сов и фор­ми­ро­ва­ния экс­плуа­тац. за­па­сов под­зем­ных вод. Изу­ча­ют за­ко­но­мер­но­сти рас­пре­де­ле­ния под­зем­ных вод в тол­щах гор­ных по­род в раз­ре­зе и пла­не, вы­яв­ля­ют ис­точ­ни­ки фор­ми­ро­ва­ния ре­сур­сов под­зем­ных вод и вос­пол­не­ния их при экс­плуа­та­ции. В со­став ра­бот вклю­ча­ют­ся: мар­шрут­ное об­сле­до­ва­ние ис­точ­ни­ков под­зем­ных вод, дей­ст­вую­щих во­до­за­бор­ных со­ору­же­ний с ре­ги­ст­ра­ци­ей осн. экс­плуа­тац. па­ра­мет­ров их ра­бо­ты и ка­че­ст­ва (об­щей ми­не­ра­ли­за­ции, жё­ст­ко­сти во­ды, ор­га­но­леп­тич. по­ка­за­те­лей, со­ста­ва и со­дер­жа­ния ток­сич. ком­по­нен­тов и т. п.); бу­ре­ние оди­ноч­ных по­ис­ко­вых сква­жин, по­зво­ляю­щих вы­явить осн. во­до­нос­ные го­ри­зон­ты и зо­ны; проб­ные от­кач­ки и на­блю­де­ния за ре­жи­мом под­зем­ных вод. В слож­ных гид­ро­гео­ло­гич. ус­ло­ви­ях про­из­во­дят­ся опыт­ные от­кач­ки зна­чит. про­дол­жи­тель­но­сти, ре­зуль­та­ты ко­то­рых по­зво­ля­ют оце­нить ста­биль­ность фильт­рац. и гид­ро­гео­хи­мич. по­ка­за­те­лей. В за­ви­си­мо­сти от струк­тур­но-гео­ло­гич. осо­бен­но­стей на­ме­ча­ют­ся рас­чёт­ные схе­мы оцен­ки ве­ро­ят­ных экс­плуа­тац. за­па­сов и обос­но­вы­ва­ют­ся на­прав­ле­ния, объ­ё­мы и ме­то­ди­ка даль­ней­ших раз­ве­доч­ных ра­бот. По ре­зуль­та­там по­ис­ко­вых ра­бот оце­ни­ва­ют­ся ре­сур­сы под­зем­ных вод, пер­спек­тив­ных для по­сле­дую­ще­го изу­че­ния и пром. ос­вое­ния экс­плуа­тац. за­па­сов.

Рассмотрев роль разнообразных геологических предпосылок при поисках полезных ископаемых, можно убедиться в том, что геологические условия в основном определяют характер, направление и пространственные границы поисков. Поскольку геологические условия выясняются при помощи геологической съемки, последняя является основой, на которой только и могут базироваться научно обоснованные поиски.

Понятно, что те или иные благоприятные предпосылки, указывающие на возможность нахождения полезного ископаемого, еще не дают окончательных оснований считать, что полезное ископаемое действительно находится в данном районе и, тем более, не указывают на точное местонахождение этого полезного ископаемого.

Для того, чтобы отыскать месторождение, геолог, руководствуясь предпосылками, дающими общее указание на район и условия, в которых могут находиться искомые месторождения, должен обнаружить непосредственные проявления минерализации или прямые признаки существования полезного ископаемого; например, повышенную концентрацию полезного химического элемента в закрывающих месторождение наносах, обломки полезного ископаемого, зону окисления или выщелачивания на выходе полезного ископаемого на поверхности.

Таким образом, главной целью поисков является обнаружение непосредственных проявлений минерализации или прямых признаков полезных ископаемых.

Методы поисков различны и выбор того или иного метода зависит от геологического строения и географических особенностей местности.

Метод геологической съемки

Как уже было указано выше, геологическая съемка является главным методом поисков, и все остальные методы только углубляют и расширяют его. Вообще же следует помнить, что на практике редко применяют только один метод поисков. Чаще применяется несколько методов совместно, причем выбираются наиболее подходящие для конкретных условий, что дает наилучший эффект.

Предварительные поиски ведутся на основе геологической съемки в масштабах 1:200 000, 1:100 000 и 1:50 000. Детальные поиски ведутся на основе геологической съемки в более крупных масштабах от 1:50 000 до 1:10 000.

Поисковое содержание геологической съемки заключается в осмотре геологом огромного количества обнажений (при детальной съемке и поисках — практически всех обнажений) в процессе пересечения маршрутами снимаемой площади. При этом, пользуясь геологическими предпосылками, геолог, производящий съемку и поиски, обращает особое внимание на те участки, где нахождение полезного ископаемого наиболее вероятно. В самых интересных участках обязательно создаются искусственные обнажения.

Метод аэрогеологической съемки

Высокоэффективным методом геологической съемки, служащей основой для поисков, является аэрогеологическая съемка. Аэрогеологическая съемка ведется в разнообразных масштабах, от 1:1 000 000 до 1:50 000. Она эффективна как в труднодоступных, пересеченных и затаеженных районах, так и на открытых площадях.

Использование аэрофотоосновы и аэровизуальное изучение снимаемых территорий с самолета в комплексе с наземной съемкой позволяют геологам, производящим съемку, получить всесторонние представления о геологическом строении снимаемых площадей. Геоморфологические особенности района, тектонические структуры, особенно разрывные, и системы трещиноватости находят отличное выражение на аэрофотооснове. Кроме того, общие черты строения и площади распространения пород различных типов также выявляются при аэрогеологических наблюдениях значительно более отчетливо, чем при наземных съемках. В ряде районов главные черты геологического строения коренных пород «просвечивают» на аэрофотоснимках через покров рыхлых отложений небольшой мощности: между тем при наземных исследованиях геолог на этих же площадях ничего не видит, кроме наносов.

На таблицах I и II приведены характерные аэрофотоснимки полупустынной низкогорной области, лишенней лесной растительности, масштаб снимков около 1:20 000. Фотография, приведенная на таблице I, показывает резко выраженное трансгрессивное несогласие между древней слоистой толщей, обнажающейся в нижней правой части поля, и молодой слоистой толщей, развитой в левой верхней части поля. Следует заметить, что так же будет выглядеть на аэрофотоснимке и тектонический контакт двух толщ, разделенных разрывом, поверхность которого почти параллельна слоистости одной из толщ. Окончательное разрешение вопроса о характере поверхности соприкосновения двух толщ в данном случае возможно только при наземном исследовании геологического строения контакта.

Фотография, приведенная на таблице II, изображает крупный сброс, проходящий с востока-юго-востока на запад-северо-запад и смещающий на несколько километров мощную слоистую толщу. Вдоль сброса происходит загибание слоев горных пород, образующих довольно большую складку тектонического волочения.

На таблице III приведен дешифрированный аэрофотоснимок горной области, покрытой лесом. Масштаб снимка около 1:25 000. На фотографии показаны наиболее отчетливые линии простирания осадочной толщи и крупный поперечный сброс (сдвиг), вдоль которого восточный блок смещен к югу. Следует обратить внимание на то, что сброс служит границей распространения различных типов растительности.

Аэрогеологическая съемка обычно состоит из четырех процессов: а) аэрофотографической съемки с дешифрированием; б) аэровизуальных наблюдений; в) аэромагнитной съемки и, наконец, г) наземной обобщающей съемки.

Дешифрирование представляет собой подготовительную операцию. На основании имеющихся неполных и несовершенных данных о геологическом строении и распространении различных пород в снимаемом районе геолог, изучая аэрофотоснимки, намечает на них вероятное направление контактов и главные тектонические структуры. Анализ геоморфологических данных в значительной мере повышает точность дешифрирования и будущей геологической карты.

Наиболее пригодным масштабом аэрофотоснимков (так называемых контактных отпечатков) для аэрогеологических съемок разных масштабов в сложных районах является масштаб 1:15 000, в простых районах 1:20 000—1:25 000. Снимки представляют собой стереопары, изучаемые при помощи стереоскопа.

При аэровизуальных наблюдениях растительный покров в степях обычно не мешает геологическому картированию с воздуха, а во многих случаях помогает ему. Выходы подземных вод, фиксируемые характерной растительностью, и обнаруженные с воздуха увлажненные участки способствуют выявлению тектонических структур.

Часто хорошо выявляются рудные, особенно кварцевые, жилы. Последние обычно крепче окружающих пород, хорошо выделяются в рельефе и прослеживаются по простиранию. Иногда рудные жилы выделяются своим бурым цветом среди окружающих измененных и осветленных пород.

В некоторых нефтеносных районах продуктивные горизонты имеют специфический цвет, что широко используется для их оконтуривания при аэровизуальных наблюдениях. Распределение солей в пустынях, фиксируемое на аэрофотоснимках, часто дает дополнительные сведения для геологического картирования.

Возможность одновременного осмотра громадных площадей как во время визуальных наблюдений в полетах, так и при изучении накидных монтажей и фотосхем, позволяет выделять многие тектонические структуры, трудно распознаваемые при обычной геологической съемке на поверхности земли.

С аэрогеологическими работами обычно совмещаются аэромагнитные съемки. Аэромагнитные съемки могут быть применены для прямых поисков железорудных месторождений. Они также дают возможность составить магнитную карту, по которой можно судить о распространении характерных комплексов пород и о крупных тектонических структурах на площадях затаеженных, закрытых покровом рыхлых отложений.

Наземная геологическая съемка как заключительная операция аэрогеологической съемки существенно облегчается и ускоряется по сравнению с обычной геологической съемкой. Построение маршрутов и их густота, благодаря предварительному аэрогеологическому анализу, приобретают большую целеустремленность. Время, высвобождаемое за счет трудоемкого при обычной геологической съемке процесса прослеживания на местности и вытягивания на карте контактов между породами, затрачивается на углубленное изучение взаимоотношений комплексов пород и на обстоятельное палеонтологическое обоснование выделенных свит.

Во время наземной геологической съемки производятся поиски месторождений полезных ископаемых. Проверяются зоны осветления, лимонитизации, выявившиеся при аэровизуальных наблюдениях. Изучаются угленосные и нефтеносные свиты, прослеженные при аэросъемочных работах из смежных районов. Широкое применение геоморфологического анализа при аэрогеологических работах определяется самим существом аэрофотосъемки, при которой на фотоснимках геологическое строение снятых площадей в большинстве случаев улавливается через рельеф.

Обломочный метод

Обломочный метод заключается в детальном осмотре долин рек, ручьев, оврагов и осыпей на склонах с целью обнаружения обломков (валунов) полезного ископаемого. По обнаруженным обломкам можно найти коренные выходы месторождений. Горные реки и овраги, пересекающие месторождения, сносят обломки полезного ископаемого вниз по течению. Разыскивая такие валуны и обломки стойких минералов полезного ископаемого и двигаясь вверх по реке или склону, поворачивая, если нужно, в боковые притоки и овраги, находят коренное месторождение (рис. 5).

Валунно-ледниковый метод

В северных областях, которые в минувшую геологическую эпоху были покрыты ледниками, применяется специальный валунно-ледниковый метод поисков. Он заключается в том, что отыскивают валуны полезного ископаемого среди моренных отложений, и затем по следам движения древнего ледника, указывающим направление его перемещения, определяют путь, который прошел валун, оторванный ледником от коренного месторождения. Несколько валунов, найденных достаточно далеко друг от друга, иногда позволяют наметить веер рассеяния, сходящийся в том направлении, где находится коренное месторождение. Таким образом, ограничивается небольшая площадь, на которой возможно применить геофизические методы разведки, горные работы и бурение для отыскания месторождения, обычно скрытого под мощными ледниковыми отложениями.

Шлиховой метод

Шлиховой метод основан на изучении мелкого песчано-глинистого материала, переносимого водными потоками в долинах рек, ручьев и на склонах гор, с целью нахождения зерен химически стойких минералов свинца, меди, вольфрама, олова, ртути, редких земель, а также золота и платины, принесенных с ближайших коренных месторождений. Пробу (образец) материала несколько раз взбалтывают с водой в ковше, излишек воды со взвешенными в ней глинистыми частицами и зернами минералов небольшого удельного веса сливают, а более тяжелые минералы, в том числе рудные, остаются на дне ковша. Этот остаток тяжелых минералов называется шлихом. Рудные минералы, найденные в шлихе, служат указанием на возможность нахождения коренного месторождения.

При большом содержании денного минерала в шлихе обломочные отложения, из которых взят шлих, могут представлять собой самостоятельное месторождение (россыпь).

При шлиховом, так же как при обломочном методе поисков, геолог передвигается против течения реки или вверх по склону и, исследуя от места к месту состав шлиха, стремится установить, с какого участка рудные минералы попадают в шлих. Очевидно, в шлихе, взятом выше этого участка, уже не будут встречаться искомые минералы и, таким образом, можно довольно точно ограничить площадь вероятного расположения коренного месторождения полезного ископаемого. Коренное месторождение не всегда выходит непосредственно на поверхность и может быть закрыто молодыми отложениями.

Шлиховые пробы берутся по долинам рек и ручьев через 100—200 м при крупномасштабной съемке и поисках и через 500 и даже 1000 м, если съемка мелкомасштабная. Пробу важно брать в таком месте, где можно ожидать максимальное скопление тяжелых минералов. Так как тяжелые минералы стремятся занять наиболее низкое положение в слое делювия или аллювия, то шлиховую пробу следует брать, по возможности, из самых глубоких частей рыхлых отложений. Для этого роют более или менее глубокие ямы или закопушки.

Особенно благоприятны для опробования такие места, где удается взять пробу из материала, непосредственно залегающего на коренных породах, т. е. на «плотике», как принято называть коренные породы в долинах рек. Если плотик расположен глубоко и недоступен, приходится ограничиваться взятием пробы из ям в речном аллювии, на косах (в их головной и выпуклых частях). В каждой речной долине следует отыскивать и другие участки, в которых можно встретить скопления тяжелых шлихов, и опробовать их. Такими участками могут являться места запруживания реки упавшими деревьями, большими каменными глыбами и т. п.

При взятии проб из притоков, впадающих в главную артерию, нужно помнить, что для того, чтобы проба действительно отражала состав шлиха притока, ее надо брать не в самом устье притока, а немного выше по течению, за пределами долины главной артерии.

Следует обращать внимание на встречаемые в долинах террасовые отложения, которые также должны быть опробованы. Пробы из террас не всегда помогают в поисках коренных месторождений, если обломочные отложения, образующие террасы, накапливались в весьма отдаленные времена. Рудные месторождения, давшие материал, отложившийся при образовании террас, в настоящее время могут уже полностью быть разрушены денудационными процессами, но шлиховое опробование террас позволяет отыскивать террасовые россыпи, которые сами по себе часто имеют большую ценность.

Шлиховые пробы из террасовых отложений берут послойно, через интервалы в 0,25—0,50 м по вертикали. Если терраса имеет доступный для геолога цоколь из коренных пород, то обязательно опробуют слой аллювия над этим цоколем. Обычно наиболее обогащенным в террасах, так же как и в современном аллювии и делювии, бывает приплотиковый слой, т. е. слой, непосредственно лежащий на цоколе.

Однако встречаются богатые слои и в более высоких частях разреза, особенно над всякого рода глинистыми прослойками, которые задерживали перемещение вниз тяжелых рудных минералов (над так называемым «ложным плотиком»).

Кроме шлихового опробования долинного аллювия, в ряде случаев практикуется взятие шлиховых проб из делювия и элювия на склонах гор для отыскания коренных рудных тел, перекрытых наносами. Особенно эффективным может оказаться площадное шлиховое опробование при поисках выходов мелких жил, незакономерно разбросанных по участку, закрытых сплошным плащом элювия и делювия и содержащих в своем составе золото, вольфрамит, шеелит, колумбит и касситерит. При поисках полиметаллических месторождений хорошие результаты дает шлиховое опробование склонов, покрытых не очень мощным делювием.

В качестве примера можно привести применение площадного шлихового опробования делювия и элювия на одном коренном месторождении касситерита, представленном двумя десятками небольших кварцево-полевошпатовых и пегматитовых жил, залегающих в гранитоидах на площади несколько менее 1 км2. Большая часть этой площади перекрыта делювиальными отложениями, достигающими мощности 3 м. Поиски новых жил в этих условиях целесообразно производить путем взятия шлиховых проб из закопушек, проходимых по сетке 15х15 м, с возможным сгущением вдвое в тех местах, где обнаружено повышенное содержание касситерита.

Документация шлиха заключается в точном фиксировании на карте и на этикетке места взятия пробы, геоморфологической характеристике места взятия (например, проба взята у плотика, в русле, на косе, в такой-то ее части, из террасовых отложений, в таком-то слое и т. п.). Описывается состав рыхлых отложений, из которых взят шлих: крупность и окатанность обломков по классам и примерные относительные количества обломков каждого класса. Например, обломки размером больше 1 см (т. е. класс более 1 см) составляют 30% от общего объема; обломки класса 1—0,1 см — 10% от общего объема и т. д. Указывается исходный объем промытой пробы, что служит материалом для пересчета количества шлиха и содержания рудных минералов на 1 м3 песков (или вообще речных отложений).

Металлометрический метод

Металлометрическим называется метод поисков путем массового взятия небольших проб из не очень мощных делювиальных отложений, из элювия и из измененных коренных пород, по сетке густотой 10х20, 25х50 и 50х100 м, в зависимости от детальности поисков.

Металлометрический метод поисков, так же как шлиховой, основан на том явлении, что вокруг выхода месторождения на поверхность, даже если этот выход перекрыт делювием, создается ореол рассеяния полезного ископаемого за счет мелких обломков разрушающегося выхода или даже за счет химического выщелачивания этого полезного компонента поверхностными водами. Многие химические элементы впитываются растениями из почвы через корневую систему. Поэтому в некоторых случаях рекомендуется брать пробы не из делювия, а из золы растений, покрывающих склоны опробуемого участка.

Пробы анализируются спектроскопически полуколичественно и по данным анализов разделяются на классы по содержанию полезного компонента, например, по содержанию свинца. Точки опробования наносятся на топографический планшет с указанием класса содержания полезного компонента и соединяются линиями равных содержаний (изолиниями). Наметившиеся площади с концентрацией точек повышенного содержания полезного компонента подвергаются детальному изучению и опробованию с применением искусственных обнажений. Таким путем удается открывать месторождения, непосредственно не выходящие на поверхность.

Геофизические методы

Геофизические методы поисков месторождений полезных ископаемых основаны на том, что физические свойства тел полезных ископаемых обычно отличаются от физических свойств окружающих (вмещающих) пород. Например, полезное ископаемое может быть магнитным (руды магнитного железняка), или хорошо проводить электрический ток (сплошные колчеданные руды), или, окисляясь близ поверхности, само вызывать образование естественных электрических токов, по принципу образования тока в сухих и мокрых элементах. Большие скопления полезного ископаемого, имеющего высокий удельный вес, вызывают местное увеличение ускорения силы тяжести; наоборот, большие скопления легких масс, например, каменной соли, вызывают местное уменьшение ускорения силы тяжести. Некоторые тела полезных ископаемых изменяют скорость прохождения взрывных (сейсмических) волн или отражают эти волны.

Таким образом, в местах залегания тел полезного ископаемого возникают отклонения физических свойств от обычных нормальных свойств, присущих горным породам. Такие отклонения называются аномалиями.

Применяя соответствующие приборы, измеряющие магнитность, электропроводность, ускорение силы тяжести, скорость прохождения сейсмических волн и другие физические величины, геофизики выявляют аномалии, а по последним могут быть выявлены тела полезного ископаемого, вызвавшие аномалию. Для того, чтобы образовалась аномалия, выявляемая геофизическими приборами, не обязательно, чтобы тело полезного ископаемого выходило на поверхность земли. Тела, залегающие на небольшой глубине, перекрытые с поверхности наносами или пустыми породами, все же будут оказывать влияние или на магнитную стрелку, или на прохождение через землю электрического тока, или на приборы, измеряющие ускорение силы тяжести, и т. д. Следовательно, при помощи геофизических методов поисков могут быть открыты месторождения полезных ископаемых, тела которых не обнажаются на поверхности и потому не могут быть обнаружены другими методами поисков.

При помощи глубоких горных выработок или буровых скважин также можно обнаружить не выходящие на поверхность месторождения. Однако пришлось бы проводить очень много выработок или скважин, чтобы найти скрытое от глаз месторождение, точное местоположение которого неизвестно. Стоимость и продолжительность таких поисков была бы недопустимо большой. На выявление геофизических аномалий, даже на обширной площади, расходуется гораздо меньше средств. По линиям намеченных на местности аномалий проходят горные выработки и буровые скважины на ограниченных небольших участках, соответствующих аномалиям. Поиски, таким образом, проводятся значительно быстрее и обходятся дешевле. В этом заключается главное преимущество геофизических методов поисков.

Геофизические методы поисков, наряду с большими преимуществами перед другими методами, имеют также серьезные недостатки. Аномалии разного типа могут возникать среди горных пород не только в связи с залеганием в них тел полезных ископаемых, но также и по другим причинам. Например, проходящая в горных породах большая трещина, особенно заполненная грунтовой водой, также вызовет аномалию, так как она обычно более электропроводна, чем окружающие породы. Магнитными свойствами обладают не только руды магнитного железняка, но и безрудные жилы и массивы основных пород (габбро или диабазов), содержащие вкрапленность минерала пирротина и т. д. Поэтому необходимо во всех случаях расшифровывать возможные причины происхождения геофизических аномалий. Само собой разумеется, что разобраться в причинах образования тех или иных геофизических аномалий можно только зная хорошо геологическое строение местности. Поэтому геофизические методы поисков обычно дают положительный результат только при тесной увязке их с геологическим изучением разведуемого участка.

При поисках полезных ископаемых находят широкое применение следующие геофизические методы.

Гравиметрия — метод, основанный на измерении ускорения силы тяжести при помощи маятника или крутильных весов (вариометра). Маятниковая съемка находит применение, главным образом, для изучения погребенных геологических структур крупного масштаба. Вариометрические работы широко применяются для поисков тектонических благоприятных структур в районах нефтяных и газовых месторождений, соляных куполов, железорудных и хромитовых месторождений.

Магнитометрия — метод, основанный на измерении магнитного поля и его нарушений при помощи магнитометра и магнитных весов. Магнитометрия применяется при поисках железных руд. Особенно точные магнитные съемки (микромагнитометрия) выполняются магнитными весами типа вариометров. Магнитные съемки дают результаты при поисках марганцевых руд, магнитных красных и бурых железняков, погребенных россыпей золота, соляных куполов, оказывают большую помощь при геологическом картировании в закрытых и залесенных районах и оконтуривают массивы изверженных пород, крупные складчатые структуры и тектонические линии. В последнее время широкое применение получила аэромагнитная съемка, осуществляемая с самолета.

Электрометрия (электроразведка) базируется на нескольких, указанных ниже, методах измерения электрических и электромагнитных искусственных и естественных полей.

Метод эквипотенциальных линий позволяет использовать переменный ток низкой частоты, искусственно возбуждаемый в линейном электроде. Электрический ток проходит через землю и принимается на втором линейном электроде. Места смещения линий равного потенциала (эквипотенциальных линий) указывают аномалии. Метод дает хорошие результаты при поисках тел сплошных и густовкрапленных сульфидных руд при условии небольшой мощности наносов или пустых пород (обычно не более 20—25 м), преимущественно в районах с достаточно высокой влажностью почвы.

Метод интенсивности также позволяет использовать переменный ток низкой частоты. На исследуемом участке по хорошо изолированным проводам пропускают ток через два заземления. Возникает магнитное поле. Если породы неоднородны и в них заключено хорошо проводящее тело, часть токов, идущих по участку, сконцентрируется в проводнике и образует сильное магнитное поле. При измерениях магнитного поля в этом месте будет обнаружена аномалия.

Метод интенсивности более чувствителен, чем метод эквипотенциальных линий и, кроме того, вполне применим в сухих районах, где метод эквипотенциальных линий дает неудовлетворительные результаты. Методом интенсивности могут быть открыты не только сплошные сульфидные руды, но и вкрапленные, с количеством сульфидов не меньше 15%. Методом интенсивности обнаруживались на небольшой глубине (до 15 м) даже маломощные кварцевые жилы, мощностью около 0,5 м, в особенности если зальбанды их существенно изменены.

Метод сопротивления (электропрофилирование, электрозондирование) и его разновидность — комбинированное профилирование — основан на использовании постоянного тока, вводимого через электроды в землю, и на измерении сопротивления пород, через которые пропускается ток. Преимущество этого метода заключается в том, что положительные результаты получаются даже при небольшом отличии (1:10) электропроводности искомого тела от электропроводности окружающих пород.

Электропрофилирование осуществляется последовательным переносом всей установки вдоль заданного профиля, электрозондирование — последовательным разносом питающих электродов. Последний метод позволяет измерять сопротивление все более и более глубоко лежащих пород и, таким образом, определять глубину залегания пород с резко отличной электропроводностью. Этот метод широко применяется для определения глубины залегания коренных пород под мощными рыхлыми отложениями.

Кароттаж основан на измерении сопротивления пород прохождению электрического тока между двумя контактами изолированных проводов, опущенных в буровую скважину. Кароттаж угольных скважин дает блестящие результаты. Даже маломощные пласты угля, часто пропускаемые при документации керна, вполне отчетливо отбиваются кароттажем. Таким же образом хорошо определяются в скважинах контакты сульфидных рудных тел. При нефтяном бурении кароттажные диаграммы дают возможность выделять характерные слои пород, опорные стратиграфические пачки и увязывать их между соседними скважинами.

Метод заряженного тела позволяет использовать как переменный, так и постоянный ток. Этот метод основан на изменении градиента потенциала при введении тока через один из электродов в хорошо проводящее тело. Когда оба приемных электрода находятся над рудным телом, имеющим практически один и тот же потенциал, градиент потенциала между электродами равен нулю. При выходе установки на границу рудного тела вследствие резкого падения потенциала будет наблюдаться возрастание градиента потенциала. Таким образом на профилях-графиках градиента потенциала оконтуриваются границы заряженного рудного, тела, не выходящего на поверхность. Метод может применяться для оконтуривания сплошных руд, а также тел с вкрапленным, оруденением в случае удовлетворительной электрической связи между сульфидными вкрапленниками.

Метод естественного постоянного тока. Некоторые месторождения, особенно металлических руд в зоне окисления, представляют собой природные гальванические элементы. Вокруг них возникают естественные постоянные токи, достигающие поверхности земли, которые могут быть измерены. Таким образом, могут быть открыты аномалии и вызвавшие их месторождения.

Геохимический метод

Геохимия — наука об истории, распределении и перемещении химических элементов земли. Академик А.Е. Ферсман указывает, что многочисленные месторождения полезных ископаемых, которые мы видим на геологических картах, расположены не случайно. Законы геохимии связывают их между собой, размещают в строго определенных группировках, называемых геохимическими полями, дугами, поясами и зонами. Геохимия помогает геологу-поисковику разобраться в закономерностях распределения и совместного нахождения элементов и минералов в земной коре.

Геохимическая методика поисков комплексна; она имеет целью установление связи между фактами, характеризующими распределение, перемещение и сочетание химических элементов между собой.

Основной задачей изучения геохимии отдельных областей, районов или рудных полей является установление распределения химических элементов в данном геологическом комплексе и поведения этих элементов: концентрации, рассеяния, процессов миграции. В результате составляется геохимическая карта с указанием количественных соотношений между химическими элементами данного комплекса, и эти соотношения сравниваются с нормальной величиной средних кларков земной коры.

Отношение между имеющимся для данной территории кларком элемента и его средней величиной называется кларком концентрации. Определяя кларки концентрации для характерных элементов и нанося их на геологическую основу, мы получаем геохимическую карту распространения интересующих нас элементов, которая может в ряде случаев служить основой для поисков.

Часто установление повышенной концентрации того или иного элемента само по себе совершенно недостаточно для практических выводов. И.И. Гинзбург указывает, что обычно только характерные комплексы элементов дают наиболее надежные поисковые указания. Например, при поисках некоторых типов медноколчеданных месторождений обнаружение меди в почвах, перекрывающих коренные породы, еще недостаточный признак для заключения, что на глубине имеется месторождение такого типа. Ho присутствие ртути совместно с медью уже служит надежным признаком наличия медноколчеданного месторождения определенного типа.

Метод искусственных обнажений

Для нахождения коренных выходов полезного ископаемого, закрытого наносами, применяются расчистки, канавы, дудки и шурфы. Когда с помощью описанных ранее методов установлена площадь, на которой можно ожидать наличие коренных выходов, начинаются поиски с помощью искусственных обнажений. Последний метод является как бы завершающим, и это естественно, потому что он более трудоемок и относительно дороже других методов (кроме некоторых видов геофизических). Метод искусственных обнажений, как и многие геофизические методы, применяется не на всей площади поисков, а на наиболее перспективных участках после того, как последние выделены более простыми и дешевыми поисковыми методами .

Однако не следует забывать, что метод искусственных обнажений должен применяться, хотя и не так широко, как при поисках, при геологической съемке, начиная с масштаба 1:200 000 и крупнее.

Поиски месторождения золота интересно описаны в романе Олега Куваева “Территория”. По нему можно составить неплохое представление о том, как велись поисковые работы в советское время.

Сейчас методы значительно изменились, в первую очередь, благодаря компьютерным технологиям и довольно хорошей геологической изученности большинства районов.

Если не вдаваться в подробности, то поиск месторождений обычно представляет собой детальное изучение перспективной площади.

Её выделяют исходя из знаний об особенностях формирования скоплений полезного ископаемого и геологическом строении территории. Зная происхожение месторождений конкретного полезного ископаемого, геологи выделяют ряд предпосылок – благоприятных условий. Это может быть состав горных пород, определенные структурные элементы (зоны разломов или складчатости), формы рельефа (особенно для россыпных месторождений), возраст пород и др. Если такие условия на территории выявлены, проводится её более детальное изучение.

Выделить перспективные области помогают прогнозно-минерагенические карты, на которых обозначены потенциально рудоносные районы.

Изучение площади проводится по сетке, покрывающей всю территорию так, чтобы она была обследована равномерно. На определенном расстоянии друг от друга прокладываются параллельные профили, по которым осуществляется геологическая, геофизическая и геохимическая съемка.

Геологическая съемка включает в себя описание горных пород, геологических структур, отбор образцов. Большое внимание наличию т.н. околорудных изменений пород, минералов-индикаторов, которыее обычно встречаются вместе с рудой, и непосредственно рудных минералов.

Кроме съемки применяют некоторые другие геологические методы. Широко известные благодаря художественной литературе, в первую очередь, рассказам Джека Лондона, шлиховой метод (промывание песков) и золотые “знаки” являются наглядным примером.

Геофизическая съемка – изучение гравитационных, электрических, магнитных и других свойств пород на глубине. С учетом данных геологической съемки эти методы позволяют судить о глубинном строении территории. Некоторые из них могут напрямую свидетельствовать о наличии оруденения – крупные магнитные аномалии вблизи залежей железных руд, повышение радиоактивного фона на урановых месторождениях и др. Геофизические методы являются основными при поиске нефтегазовых месторождений, т.к. с их помощью находят потенциально нефтегазовые структуры, так называемые ловушки.

В ходе геохимической съемки отбираются образцы пород для определения химического состава, в том числе содержания полезных компонентов. Вблизи рудного тела оно обычно значительно повышается. Этот метод незаменим при поиске рудных полезных ископаемых в районах, где горные породы не выходят на поверхность, а погребены под почвенным слоем. Дело в том, что при разрушении рудного тела полезный компонент проникает в окружающую среду и его концентрация в почве также увеличивается. Поэтому в таких районах содержание искомого элемента измеряют в пробах почвы.

Обработка результатов исследований ведется на специализированном программном оборудовании, позволяющем сравнивать и анализировать их.

Наиболее перспективные участки (с высоким содержание полезного компонента, с различными геофизическими аномалиями) выделяют для дальнейшего изучения. Их исследуют более детально, чтобы выявить скопления полезных ископаемых – копают шурфы, канавы, бурят скважины, проходят горные выработки. После этого подсчитывают примерные запасы полезного компонента и ставят месторождение на государственный баланс.