Как найти месторождение полезных ископаемых

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.

Задачи, предпосылки и признаки поисков мпи

2 пары

Поиски — это комплекс работ, направленных
на обнаружение и перспективную оценку
месторождений полезных ископаемых.
Приступая к поискам, необходимо ясно
представить себе цель: что, где и как
искать?

В. М. Крейтер указывал, что «под поисками
понимается совокупность операций,
направленных на обнаружение промышленных
месторождений полезных ископаемых». В
самом деле, в результате поисков среди
массы проявлений полезных ископаемых
должны быть выделены те, которые
предположительно могут иметь промышленное
значение и заслуживают разведки.

Искать месторождения надо там, где
имеется благоприятная геологическая
обстановка для обнаружения тех или иных
полезных ископаемых. Учение о полезных
ископаемых дает возможность прогнозировать
открытие месторождений. Прогнозирование
предшествует началу поисковых работ и
соответствующим образом их направляет.
Оно опирается на весь цикл геологических
наук и на мировой опыт промышленного
освоения всевозможных месторождений
полезных ископаемых.

Ответ на вопрос «как искать?» находится
в установленной последовательности
поисковых работ и в рациональном
применении комплексов поисковых методов.

В первую стадию геологоразведочного
процесса проводится комплексное
геологическое изучение территории.
Наземные геологосъемочные работы
выполняются с учетом данных геофизиче­ских
исследований, снимков территории с
самолета и с космических кораблей.
Главная задача исследований на этой
стадии состоит в выяснении геологического
строения территории и научном
прогнозировании относительно всех
возможных в данном геологическом регионе
полезных ископаемых. В районах, имеющих
перспективу открытия месторождений на
больших глубинах, в нижних геолого-структурных
этажах, производится глубинное
геологическое картирование какого-либо
среза земной коры, например, картирование
древних отложений фундамента Русской
платформы, покрытых толщами более
молодых отложений, осуществляемого при
помощи бурения структурно-картировочных
скважин и геофизических исследований.
Все выявленные в процессе геологической
съемки полезные ископаемые фиксируются,
устанавливаются их связи с геологическими
комплексами и структурами, прогнозируется
распространение выявленных полезных
ископаемых в пределах изучаемой
территории.

Вторая стадия геологоразведочного
процесса заключается в проведении
специализированных поисков на определенные
полезные ископаемые. Вначале выполняются
общие поиски, целью которых является
установление перспективных площадей
для последующих работ. Затем могут быть
проведены детальные поиски, если в
начальный период не удается обнаружить
предполагаемые проявления полезного
ископаемого; они представляют собой
комплекс поисковых работ, сосредоточенных
на ограниченной перспективной площади,
где наиболее вероятна находка
месторождения. В конечный период поисков
выполняются поисково-оценочные работы,
проводимые с целью прослеживания и
оконтуривания выходов полезного
ископаемого по поверхности, вскрытия
их на некоторую глубину единичными
скважинами или шурфами и первоначальной
оценки возможных перспектив выяв­ленного
нового месторождения с частичным
определением запаса полезного ископаемого
по категории С₂.

Таким образом, чтобы найти промышленное
месторождение, необходимо последовательно
изучать перспективные геологические
структуры: зоны и массивы горных пород;
площади, на которых выявлены
минералогические, геохимические и
геофизические аномалии; участки, где
обнаружены проявления полезных
ископаемых. В настоящее время месторождения,
выходящие на дневную поверхность, с
каждым годом встречаются все реже.
Поиски распространяются на все большие
глубины. Это вызывает необходимость
совершенствовать методы поисков и
разрабатывать новые.

Глубина поисков определяется достигнутой
глубиной разработки месторождений
полезных ископаемых. Большинство
металлических месторождений разрабатывается
до первых сотен метров, и только на таких
полезных ископаемых, как золото, алмазы,
эксплуатационные выработки проникают
на 1—3 км. Разведка и эксплуатация
угольных месторождений проводится до
глубин 1,5—2 км. Геологи-нефтяники бурят
обычные поисковые скважины до 5—6 км, а
в пределах особенно богатых нефтеносных
бассейнов бурение достигает глубин 8—9
км.

Понятие о геологических, минералогических
и геохимических полях и аномалиях дает
возможность группировать месторождения
твердых полезных ископаемых по характеру
первичных аномалий для целей поисков
соответствующих месторождений (табл.
4). Эта группировка позволяет выбирать
рациональные системы поисковых работ.

При поисках важно не только обнаружить
полезное ископаемое, но и дать
геолого-экономическую оценку открытия.
Обычно из 200 рудопроявлений только одно
имеет промышленный интерес. Понятие
«промышленное» или «непромышленное»
месторождение является условным, так
как оно зависит от требований, предъявляемых
к минеральному сырью. Эти требования
изменяются по мере развития техники, в
результате чего непромышленное
месторождение со временем может стать
промышленным. Это следует учитывать
при оценке новых открытий.

Таблица 4

Поисковая группировка месторождений
твердых полезных ископаемых по характеру
их первичных ореолов (по В. В. Аристову)

Группа	Общая характеристика группы	Месторождения полезных ископаемых	Применяемые системы поисковых работ
Главный комплекс методов	Вспомогательные методы
I	Месторождения с отчетливыми геологическими и неотчетливыми минеральными, геохимическими и геофизическими аномалиями	Пьезокварца, слюды, графита, магнезита, углей, огнеупоров, керамических и строительных материалов	Геологические, горно-буровые	Минералогические, геохимические, геофизические
II	Месторождения с отчетливы- ми геологическими, минераль- ными и геохимическими ано- малиями	Россыпные: золота, платины, касситерита, алмазов, минералов титана; лимонитовых и сидеритовых руд; марганцевых руд; руд силикатного никеля; свинцовоцинковых, медных, сурьмяных, ртутных низкотемпературных эндогенных руд; фосфоритов, солей, серы флюорита, асбеста, талька, корунда	Геологические, минералогические, геохимические, горно-буровые	Геофизические
III	Месторождения с отчетливыми геологическими и простыми геофизическими аномалиями	Магнетитов, хромитов; руд урана, бора, барита, каменных углей (угленосные структуры)	Геологические, один из геофизических, горнобуровые	Геофизические, геохимические, минералогические
IV	Месторождения с отчетливыми геологическими и сложными геофизическими аномалия ми	Богатых железных руд типа КМА, бокситов	Геологические, комплекс геофизических, горно-буровые	Минералогические, геохимические
V	Месторождения с отчетливыми комплексными геологическими, минеральными, геохимическими и геофизическими аномалиями	Погребенных аллювиальных россыпей; руд никеля, меди, свинца, цинка, олова, вольфрама, молибдена, бериллия, ниобия, тантала, редких земель в эндогенных месторождениях	Геологические, минералогические, геохимические, геофизические

ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

Под поисковыми критериями понимаются
геологические факты, которые прямо или
косвенно указывают на возможность
обнаружения того или иного полезного
ископаемого в данном районе. Наиболее
важное значение имеют критерии:

Климатические,

Стратиграфические,

Фациально-Литологические,

Структурные,

Магматогенные,

Метаморфогенные,

Геохимические,

Геоморфологические и геофизические.

Климатические критерии
указывают на связь
климатических условий и процессов
минералообразования и определяются
особенностями осадкообразования и
осадконакопления на больших территориях
(рис. 9).

Зоны влажного климата (гумидные)
благоприятны для образования россыпных
месторождений золота, платины, алмазов
и ряда тяжелых металлов, а также
месторождений бокситов, каолинов,
железных, марганцевых руд и углей.

В зонах засушливого климата (аридного)
можно предполагать образование осадочных
руд меди, свинца, цинка, гипса, галита,
калийных солей, флюорита, боратов, брома.
На наших глазах в пустыне на побережье
Каспия в специфических условиях
происходит образование в промышленных
количествах мирабилита, выпадающего
из морской воды.

Н. М. Страхов указывает, что, очерчивая
для каждого отрезка геологического
времени пролегание гумидных или аридных
зон, мы тем самым выделяем на поверхности
Земли области, которые в то время были
благоприятны для формирования химической
коры выветривания и образования
определенных месторождений; одновременно
выявляются области, неблагоприятные
для их образования.

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

При изучении истории образования многих
полезных ископаемыхустановлено, что в
процессе формирования земной коры
выделяются наиболее благоприятные для
них эпохи. Например, более 90 % запасов
железа связаны с процессами протекавшими
в докембрийское время. В накоплении
углей выделяются 4 главных периода:
каменноугольный, пермский, юрский,
палеогеновый. Так в Кузбассе месторождения
каменных углей связаны исключительно
с отложениями пермской системы, а в
районах Средней-Азии промышленные
месторождения каменных углей известны
только в породах юрскрй.. системы,

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

Некоторые эпигенетические месторожденя
связаны с определенными стратиграфическими
единицами – с горизонтами, благоприятными
для замещения в процессе гидротермальных
преобразований (алтаиские полиметаллические
месторождения), или с горизонтами,
играющими роль экрана (сурьмяные и
ртутные месторождения Средней Азии).
Слюдоносные промышдещще пегматиты
обычно находятся в. толщах древнейших
образований.

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

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

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

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

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

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

Структурные критерии
основаны на особенностях тектонического
строения земной коры, определяющих
условия локализации месторождений.
Необходимо различать по крайней мере
три группы структурных критериев: 1)
определяющих положения рудных полей и
бассейнов в пределах складчатых зон и
платформ; – 2) определяющих
положения отдельных месторождений в
пределах рудных полей или бассейнов, и
3) определяющих положения рудных тел в
месторождениях.

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

Структуры рудных полей в пределах щитов,
платформ и геосинклинальных областей,
как правило, определяются складчатыми
и разрывными нарушениями более высоких
• порядков. В равной степени это относится
и к месторождениям. Наиболее благоприятными
структурными условиями для локализации
рудных полей и месторождений являются
замковые части складок, особенно
осложненные разрывными нарушениями, и
зоны пересечения разрывных нарушений
различных направлений.

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

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

Магматогенные критерии.
К магматогенным критериям относятся
все прямые и косвенные геологические
факторы, определяющие связь месторождений
полезных ископаемых с изверженными
породами. Эндогенные месторождения
чаще всего имеют пространственную и
генетическую связь с определенными
интрузивами, закономерно размещаясь
относительно последних (рис. 10). При
разрушении некоторых видов изверженных
пород могут образовываться осадочные
месторождения и месторождения кор
выветривания.

Рис. 10. Особенности локализации
сульфидных медно-никелевых месторождений
в’основных горных породах. 1 — нориты;
2 —
вмещающие гнейсы и сланцы; 3
— руды сплошные
(черное) и вкрапленные (точки)

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

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

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

Если установлена пространственная
взаимосвязь даек с рудными телами, то
это может оказать значительную помощь
при поисках эндогенного оруденения.

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

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

Для метаморфизованных и
метаморфогенных месторождений характерны
специфические изменения вмещающих
пород, которые могут являться поисковыми
критериями: серпентинизация ультраосновных
пород, графитизация гнейсов, ослюденение,
мраморизация известняков.
Эти изменения могут появляться не только
в результате регионального метаморфизма,
но и под влиянием глубинных интрузий,
что в значительной степени увеличивает
перспективы поисков в данном районе.

Измененные околорудные
породы являются важным
поисковым критерием месторождений
различного генезиса. Изменение вмещающих
пород может происходить не только в
результате воздействия рудоносных
растворов, но и в процессе разрушения
– месторождений в зоне выветривания.
Наиболее характерными околорудными
изменениями вмещающих пород эндогенных
месторождений являются скарнирование,
грейзенизация, окварцевание, каолинизация,
доломитизация, серицитизация. Со скарнами
связаны месторождения железа, меди,
полиметаллов, вольфрама, молибдена,
золота, олова, бора и некоторых других
металлов. В грейзенизированных породах
отмечаются месторождения олова,
вольфрама, молибдена, бериллия, тантала,
ниобия, висмута. Серицитизация
сопровождает месторождения золота,
меди, цинка, свинца, редких металлов.
Каолинизация характерна для средне-
низкотемпературных месторождений
свинца, цинка, золота, олова, флюорита,
ртути.

Измененные околорудные
породы имеют важное поисковое значение
в связи с тем, что они, как правило, ярко
окрашены и распространены
на площадях, значительно превосходящих
размеры тел полезных ископаемых. Однако
надо иметь в виду, что зоны измененных
пород не всегда содержат промышленное
оруденение.

Геохимические критерии.
Закономерное распределение химических
элементов в различных природных
образованиях — горных породах, почвах,
водах — является основой геохимических
поисков. Благоприятными для поисков
являются площади, на которых отмечаются
повышенные содержания промышленно
ценных элементов и их спутников. Например,
повышенные средние содержания свинца
и цинка характерны для эффузивно-осадочных
толщ Рудного Алтая, известного богатыми
полиметаллическими месторождениями.
В ультраосновных породах Южного Урала,
где распространены месторождения хрома,
отмечаются повышенные средние его
содержания.

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

Выделяются первичные и вторичные
парагенетические ассоциации минералов.
Так, в полиметаллических рудах главными
первичными минералами являются галенит
и сфалерит, а вторичная парагенетическая
ассоциация представлена англезитом и
церусситом, развивающимися по галениту,
и смитсонитом, развитым по сфалериту.

Большое значение для поисков некоторых
месторождений имеют элементы-индикаторы:
литий в гранитоидах указывает на
присутствие тантала; мышьяк — на золотую
минерализацию; ртуть — на ряд халькофильных
элементов.

Ценную информацию для поисков дают
акцессорные минералы в изверженных
породах: биотит, циркон, сфен, рутил и
сульфиды. Если в биотите из гранитов
отмечается литий или олово, то это дает
основание ожидать повышенные концентрации
этих металлов в гранитном массиве или
вблизи него. Поисковое значение имеют
повышенные содержания химических
элементов не только в коренных породах,
но и в рыхлых отложениях, почвах,
растениях, подземных и поверхностных
водах. Например, повышенные содержания
химических элементов в каком-либо
водотоке свидетельствуют о возможном
обогащении бассейна водосбора этими
элементами. В водах вблизи нефтяных и
газовых месторождений часто содержатся
повышенные количества иода, брома,
растворимых углеводородов.

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

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

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

Ледниковые формы рельефа (озы, друмлины,
камы) служат надежным признаком
месторождений высококачественного
песка и гравия. Геоморфологические
наблюдения помогают при поисках рудных
тел зон измененных пород, которые
благодаря резко отличным физическим
свойствам отчетливо проявляются в
рельефе. Устойчивые к выветриванию
рудные тела, дайки, измененные зоны
образуют положительные формы рельефа.
Неустойчивые к выветриванию зоны
окисления сульфидных рудных тел, породы,
нарушенные тектоническими подвижками,
могут образовывать отрицательные формы
рельефа (промоины, впадины). Таким
образом, избирательное выветривание
приводит к образованию характерных
форм рельефа. Это позволяет геологу с
помощью аэрофотоснимков на стадии
подготовки к полевым работам по
геоморфологическим признакам выделить
наиболее интересные участки для поисков
тех или иных полезных ископаемых.

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

Геофизические критерии
основаны на изучении
естественных физических полей, среди
которых выделяются аномалии, указывающие
на возможность обнаружения полезных
ископаемых. Такими аномалиями являются
магнитные, радиоактивные, гравитационные
и аномалии электрического поля. На
практике в силу различных причин при
производстве геофизических съемок
выявляется множество геофизических
аномалий, но лишь немногие из них связаны
с полезными ископаемыми. Чаще всего
магнитные аномалии фиксируют железные
и медно-никелевые руды, участки повышенного
гамма-излучения — радиоактивные руды,
аномалии силы тяжести указывают на
месторождения хромитов, каменной соли
и т. д. При поисках алмазоносных кимберлитов
большую помощь оказали магнитные съемки,
которые фиксировали трубки по интенсивным
магнитным аномалиям.

В последнее время все большее
значение приобретают геофизические
наблюдения, проводимые с искусственных
спутников Земли и управляемых космических
аппаратов. Эти наблюдения
позволяют рассматривать изменения
геофизических полей во времени и в
пространстве.

ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ

Поисковыми признаками называются
геологические и негеологические факты,
которые указывают на наличие полезного
ископаемого. Такими геологическими
фактами могут быть обнажения полезного
ископаемого; обломки руды; высокие
концентрации элементов в горных породах
и водах, создающие минералогические,
геохимические, геофизические аномалии;
характерные околорудные изменения
(скарны, грейзены и т. п.). К негеологическим
признакам относятся следы деятельности
человека по добыче и переработке
полезного ископаемого,

Обнажения полезных
ископаемых. Наиболее
достоверным поисковым признаком является
выход на дневную поверхность или
искусственное обнажение полезного
ископаемого. Под выходами понимают
обнажения тел полезного ископаемого в
их естественном залегании. Они представлены
скоплениями минералов твердых полезных
ископаемых, проявлениями нефти и газа
в различных природных образованиях,
минерализованными водными источниками.
По выходу полезного ископаемого часто
можно судить о возможном распространении
минерализации на глубину, о содержании
того или иного элемента, о качестве
полезного ископаемого.

При изучении выходов полезных ископаемых
необходимо иметь в виду, что процессами
выветривания они могут быть существенно
изменены. В зоне выветривания кимберлит,
например, превращается в глиноподобную
массу; над медноколчеданными месторождениями
развиваются мощные «железные шляпы»,
сложенные гидроокислами железа; уголь,
окисляясь, превращается в бурые,
беловато-серые породы.

Искусственные обнажения полезного
ископаемого образуются при проходке
различных структурно-картировочных и
поисковых выработок — буровых скважин,
шурфов, при строительстве инженерных
сооружений — котлованов, тоннелей.

Минеральные и геохимические
ореолы месторождений полезных ископаемых.
В процессе образования
месторождений и в результате эрозионного
их разрушения вокруг тел полезных
ископаемых образуются ореолы минералов
и элементов в виде крупных обломков
полезного ископаемого, мелких минеральных
зерен или различного рода концентраций
отдельных элементов. Эти ореолы
разделяются на две генетические группы:
первичные (гипогенные) и вторичные
(гипергенные).

Первичные ореолы образуются одновременно
с формированием месторождения. Так,
гипогенные ореолы рудных тел являются
результатом диффузионных и инфильтрационных
процессов при движении рудоносных
растворов. Размеры гипогенных рудных
ореолов составляют от единиц до сотен
метров. Эти ореолы могут быть использованы
при поисках глубокозалегающих
месторождений как поисковые их признаки.

Наибольшее значение для
поисков имеют вторичные ореолы, которые
образуются в процессе разрушения
месторождений (рис. 11). Эти гипергенные
ореолы рассеяния разделяются на
минеральные и солевые, называемые
вторичными литогеохимическими; на
водные — гидрогеохимические; на
биологические — биогеохимические; на
газовые — атмогеохимические.

Рис . 11. Блок-диаграмма
вторичного
ореола рассеяния.

1,—
элювий—делювий; 2— аллювий; 3 — рудное
тело; 4.— вмещающие
горные породы; 5 —
контуры
аномальных содержа­ний металл

Среднее содержание элементов
в коренных горных породах или в рыхлых
отложениях определенного района
называется фоновым содержанием.
Содержание же элемента, резко отклоняющееся
от фонового, называется аномальным.
Участки с аномальными, обычно повышенными,
содержаниями элементов представляют
собой аномалии, которые могут служить
поисковыми признаками, как например,
радиоактивные аномалии являются
признаками уранового или ториевого
оруденения. Однако аномалии образуются
в результате различных причин в ходе
общего’ процесса геохимической миграции
элементов в земной коре и поэтому они
не всегда связаны с ореолами месторождений
полезных ископаемых. В связи с этим в
большинстве геохимические : и геофизические
аномалии являются лишь критериями
возможности месторождения в данном
районе, но не признаками, указывающими
на непременное наличие месторождения
полезного ископаемого.

Первичные литогеохимические
ореолы, распространенные
непосредственно вокруг тел полезных
ископаемых, являются наиболее надежным
поисковым геохимическим признаком. К
ним относятся повышенные содержания
(аномальные) элементов-индикаторов во
вмещающих породах, различные вкрапленники
рудных минералов вблизи рудных залежей,
прослойки угля или руд в породах,
подстилающих или перекрывающих
промышленные пласты полезного ископаемого.

Вторичные литогеохимические
ореолы возникают в
результате физического и химического
выветривания тел полезных ископаемых.
Под действием силы тяжести продукты
выветривания распространяются по
склонам гор и долинам рек и образуют
потоки рассеяния (см. рис. 11). В образовании
механи­ческих потоков рассеяния
принимают участие устойчивые в зоне
выветривания первичные минералы, такие
как касситерит, вольфрамит, шеелит,
киноварь, монацит, и вторичные минералы:
окислы свинца и молибдена, гидрокарбонаты
меди, силикаты цинка и никеля. В водных
потоках происходит сортировка минералов
по удельному весу, в результате чего
могут возникать промышленные скопления
минералов — россыпные месторождения
золота, платины, рутила, ильменита,
циркона, гранатов, алмазов. Ореолы,
связанные с сорбцией различных химических
элементов и их соединений глинистыми
и илистыми фракциями речных отложений,
называются донными осадками. В такого
рода потоках рассеяния повышенные
содержания металлов могут прослеживаться
на расстоянии нескольких километров
от разрушаемых тел полезных ископаемых.

Вторичные ореолы рассеяния в рыхлых
отложениях по расположению их относительно
поверхности земли делятся на открытые
и закрытые (рис. 12). В настоящее время
наиболее эффективно геохимические
поиски проводятся по открытым ореолам,
развитым в элювиально-делювиальных
отложениях.

Рис. 12. Основные типы вторичных
литогеохимических ореолов рассеяния
рудных ме­сторождений
(по А. П. Соловову).

1 — современный элювий и
делювий, или древняя кора выветривания;
2 —
дальнеприносные отложения; 3
— рудовмещающие
породы; 4 —
рудные тела и их первичные ореолы
рассеяния; 5 —
вторичные литогеохимические ореолы
рассеяния.

Открытые вторичные ореолы
рассеяния: I
— остаточные, II.
III,
IV
— наложенные.

Закрытые вторичные ореолы
рассеяния: V
— остаточные, VI
— остаточные
погребенные, VII
— наложенные погребенные

Гидрогеохимические ореолы
рассеяния представляют собой участки
водоносных горизонтов, химический
состав которых обусловлен взаимодействием
природных вод с месторождениями. Эти
участки отличаются повышенными
содержаниями химических компонентов,
свойственных месторождению, и закономерным
увеличением их содержаний по мере
приближения к последнему.

По стабильности проявления гидрогеохимические
аномалии разделяются на постоянные и
временные. Постоянные гидрогеохимические
аномалии характерны для глубоких
водоносных горизонтов с относительно
постоянным режимом. Временные
гидрогеохимические аномалии образуются
в поверхностных и грунтовых водах и
отличаются значительными колебаниями
содержаний химических элементов в
зависимости от интенсивности атмосферных
осадков.

Биогеохимические ореолы.
В золе растений, произрастающих над
месторождениями, обычно отмечаются
повышенные соедержания некоторых
элементов по сравнению с со­держанием
их в золе растений за пределами
месторождения. В основе этого лежит
избирательное поглощение различных
химических элементов растениями и
микроорганизмами. Среди растений
выделяются универсальные растения-индикаторы,
такие как галмейная фиалка и галмейная
ярутка, произрастающие только над
цинковыми рудами, и локальные
растения-индикаторы, указывающие на
наличие в почвах тех или иных элементов.

Атмогеохимические (газовые)
ореолы рассеяния в
коренных породах, рыхлых отложениях,
почвах и надпочвенном воздухе образуются
в результате миграции элементов в
газовой фазе во время формирования
месторождения и в процессе его разрушения.
Миграция в газовой фазе характерна для
ряда элементов высокотемпературных
пневматолитовых, пегматитовых,
вулканогенно-эксгаляционных месторождений,
в составе которых отмечаются легколетучие
элементы или их соединения. Газовые
ореолы радона, торона и гелия отмечаются
над месторождениями радиоактивных
элементов. Установлены газовые ореолы
ртути на ртутно-сурьмяных и полиметаллических
месторождениях. Выходы летучих
углеводородов, развивающиеся над
месторождениями нефти, газа, угля,
горючих сланцев, являются одним из
основных поисковых признаков.

Следы деятельности человека
по добыче полезных
ископаемых являются прямыми поисковыми
признаками. К ним относятся древние
горные выработки и отвалы горной массы,
в которой всегда можно найти остатки
полезных минералов или продуктов их
окисления, Важным поисковым признаком
являются следы переработки руд, развалины
древних печей и отвалы шлаков. Следы
добычи и переработки полезных ископаемых
известны в различных районах нашей
страны: в Средней Азии, на Урале, Алтае,
в Сибири. Древними выработками вскрыты
многие месторождения полезных ископаемых,
издавна используемых человеком: железа,
свинца, цинка, меди, олова, золота,
серебра, ртути, слюды, драгоценных
камней, угля.

Важные сведения о полезных ископаемых
могут дать историко-археологические
данные, фондовые, архивные, литературные
и фольклорные источники. Заслуживают
внимания географические названия на
языках местных народов. Например, на
тюрских языках слово «кан» означает
«руда», отсюда понятен интерес к таким
названиям, как «Хайдаркан, «Кан-и-гут»,
«Кансай». •

Благоприятные геологические обстановки

Под благоприятными геологическими
обстановками понимаются природные
условия, в которых по тому или иному
поисковому критерию или их комплексу
возможно нахождение полезного ископаемого.

Геологические
поисковые критерии используются обычно
совместно, что позволяет проводить на
определенных площадях поиски всех
полезных ископаемых, характерных для
данной территории.

Благоприятные геологические обстановки
характеризуются едиными
структурно-тектоническими,
историко-геологическими и металлогеническими
чертами.

В начальный период поисков часто бывает
трудно предполагать возможность
обнаружения месторождения какого-либо
определенного промышленного типа.
Поисковые критерии характеризуют
возможность нахождения в данной
геологической обстановке различных
месторождений. Например, в карбонатных
толщах, прорванных гипабиссальными
интрузиями, развиваются пластообразные
залежи, трубы и гнезда свинцово-цинковых,
мышьяковых и железных руд; в
грейзенизированных интрузиях средних
глубин при наличии кварцевых жил в зоне
контактов возможны руды олова и вольфрама;
в рыхлых отложениях морских берегов
промышленное значение могут иметь
россыпи алмазов, рутила, ильменита,
монацита, циркона, касситерита.

Выделение благоприятных геологических
обстановок необходимо проводить до
начала полевых поисковых работ по
результатам мелкомасштабных геологических
съемок и в процессе производства
поисковых работ. Представления о
перспективах полезных ископаемых на
основании анализа геологических
обстановок в различных частях района
дают прогнозные карты. Они составляются
как специализированные на один вид
полезного ископаемого или комплексные
на несколько полезных ископаемых,
свойственных данной геологической
обстановке.

По масштабам карты прогноза подразделяются
на

обзорные — 1 : 10000000, 1 : 2500000,

региональные — 1 : 1000000, 1 : 200000, 1 : 100000,

детальные — 1 : 25000, 1 : 10000, 1 : 5000.

Обзорные карты составляются для больших
территорий страны, по региону, континенту,
как, например «Карта прогноза углей
СССР». Региональные прогнозные карты
используются для исследований в отдельных
металлогенических зонах или провинциях.
Детальные карты необходимы для направления
поисковых работ в пределах бассейнов,
рудных полей и соответствующих их
частей.

Прогнозные карты содержат основные
сведения о стратиграфии, магматизме,
тектонике, литологических комплексах,
данные о полезных ископаемых, геохимических
и геофизических аномалиях, т. е. результаты
всего комплекса геологических и поисковых
работ. Эти карты дают возможность до
начала полевых работ предположить
возможный комплекс полезных ископаемых,
ожидаемые промышленные типы месторождения;
выбрать наиболее перспективные участки;
определить рациональное сочетание
поисковых методов. Все это в конечном
счете определяет эффективность поисковых
работ.

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

Цели и основные направления геологоразведки

Геологоразведочные работы — это мероприятия, направленные на выявление и подготовку к освоению в промышленных масштабах месторождений полезных ископаемых. В процессе выполнения таких работ в том числе изучается размещение пластов ископаемых, условия их образования и состав. Кроме того, изучаются компоненты, сопровождающие залежи полезных ископаемых, в том числе редкие металлы, попутный газ, сера и т. д., выясняется возможность их извлечения или же утилизации.

Геологоразведка сопряжена с анализом условий природы и климата в районах работ, социально-экономических предпосылок для реализации конкретных проектов. Она предусматривает изучение возможных способов добычи ископаемых при условии рациональной эксплуатации блоков и минимизации возможного вреда окружающей среде. Результатами осуществления работ по геологоразведке является расчёт и утверждение запасов полезных ископаемых, оценка их количественных ресурсов, в том числе прогнозная.

В случае, если залежи полезных ископаемых получают положительную оценку в результате поисково-оценочных мероприятий, проводится непосредственно разведка открытого месторождения. В её ходе выясняются геологическое строение участка, размеры, условия залегания и пространственное расположение залежей. Кроме того, вычисляются качество и количество ископаемых, технологические факторы, которые будут определять условия эксплуатации блока.

Сейсмическая, электрическая и гравитационная разведка

Одним из самых эффективных и популярных методов первичных геологических исследований месторождений, в основном залежей нефти и газа, является сейсморазведка. Её принцип базируется на регистрации сейсмических волн, которые создаются искусственным путём при помощи специального источника волн, в роли которого обычно выступает взрывчатка. Тротил размещается в неглубоких скважинах. Для инициирования как продолжительных, так и коротких импульсных колебаний могут применяться автомобильные вибраторы.

Вибрационная установка Nomad-65

С помощью источника в породе создаётся избыточное давление и распространяются колебания периодического типа. Эти волны наталкиваются на слои с разными показателями упругости, после чего меняют не только направление, но и амплитуду, а также создают новые колебания. По пути следования волн размещаются датчики-приёмники, которые фиксируют колебания и передают операторам полученные сигналы. Сейсмокомплексы представляют собой типовые системы, в состав которых входит один источник и до 300 приёмников, расположенных через 25–50 метров друг от друга. Если оператор правильно выбирает схему, это позволяет исследователям получать необходимую информацию без избыточных затрат.

Сейсмическая разведка: 1 — передающая система; 2 — приёмная система; 3 — сейсмоприёмники; 4 — сейсмическая волна; 5 — отражённая сейсмическая волна; 6 — нефтеносный пласт

В зависимости от того, как расположены друг относительно друга источники и приёмники колебаний, различают такие виды сейсморазведки:

• совмещённые источник и приёмник — 1D;
• расположение источника и приёмников на одной линии — 2D;
• расстановка приёмников на параллельных линиях по площади участка — 3D;
• периодическое повторение 3D-разведки при разработке месторождения — 4D.

После регистрации и записи колебаний проводится их анализ с целью определения особенностей распространения и свойств волн. В частности, извлекается геологическая информация о границах сейсмики. Полученные сейсмограммы требуют серьёзной обработки, поскольку они в условиях полевых работ обычно включают помехи. Что касается полезных волн, то они зачастую сложны для интерпретации. Для анализа данных применяется современная компьютерная техника.

Сигналы усиливаются, фильтруются, очищаются от нежелательных колебаний и конвертируются в цифровой формат, после чего поступают на сейсмостанцию для наблюдений. По результатам обработки геологи получают материал для дальнейшего толкования. Если на полученных геологических разрезах идентифицируются аномальные зоны распространения волн, то, как правило, это является свидетельством наличия залежей полезных ископаемых.

При наличии значительного преимущества — высокой точности измерений, сейсморазведка обладает рядом существенных недостатков. В частности, геологи не в состоянии определить качество залежей полезных ископаемых, не могут применять сейсморазведку на сложном рельефе местности. Кроме того, при наличии солевых горизонтов такая разведка неэффективна. Применение взрывчатки, в свою очередь, может негативно влиять на экосистему исследуемого района.

Закладка взрывного источника сейсмических колебаний

Ещё одним популярным видом геологоразведки является разведка электрическая. Данное направление включает способы исследования недр, которые применяются для изучения как верхних слоёв породы, так и для глубинной разведки. В свою очередь, они делятся на две большие группы.

Методы электрической разведки:

• Индукционные методы.
• Методы сопротивлений.

Исследование недр индукционными методами предусматривает создание электромагнитного поля за счёт эффекта магнитной индукции под влиянием переменного электрического поля или же магнитного поля. При обладании информацией о параметрах источника поля оператор может свободно измерить магнитные и электрические составляющие индуцированного поля и, следовательно, восстановить параметры среды их возникновения.

Магниторазведка

В свою очередь, методы сопротивлений основываются на пропускании через грунт электродов с постоянным током. Измеряется напряжение, которое вызвано данным током, поступающее от первой ко второй группе электродов. При наличии информации о напряжении и силе тока можно вычислить показатель сопротивления среды, через которую пропускается электричество. Благодаря конфигурации электродов точно устанавливается участок пространства, в которой меняется сопротивление.

Принципиальная схема электроразведки методами сопротивлений: 1 — питающая линия; 2 — измерительная линия; 3 — измерительные заземления; 4 — питающие заземления; 5 — область исследования; 6 — линии тока

Электроразведочная станция для вертикального электрического зондирования

Поиск возможных залежей полезных ископаемых производится в том числе способом гравитационной разведки. Он основан на принципе измерения показателя ускорения свободного падения. Последнее зависит не только от параметров планеты в целом, но и от аномальной плотности пород в районах поисков. Таким образом, неоднородность плотности подземных горизонтов легко вычисляется в гравитационном поле.

Гравиразведка

Поиск залежей твёрдых ископаемых

Хотя конкретные способы разведки месторождений зависят от возможности применения определённых технических средств в конкретных условиях, для выявления залежей твёрдых полезных ископаемых (руд, минералов и т. д.) соответствующие мероприятия, как правило, проводятся в шесть типовых стадий:

1. Геофизические и геолого-съёмочные работы. Данный этап включает исследование крупных геологических структур, в которых, вероятно, присутствуют полезные ископаемые. Перспективные площадки по завершению данной стадии передаются на специализированные поисковые работы.

2. Поиск месторождений. Геологи работают над обнаружением запасов определённых видов полезных ископаемых. Работы осуществляются в несколько промежуточных этапов. Вначале проводится поиск общего характера с целью выявления границ зоны потенциального размещения ископаемых. После этого обустраиваются горные выработки или скважины для выполнения структурно-геологических исследований. По результатам оценивается потенциальное промышленное значение месторождений. Если исследования оказались продуктивными, в этом случае осуществляется подсчёт ресурсов в категории C2. Составляются прогнозы добычи в количественном плане, а также разрабатывается технико-экономическое обоснование (ТЭО) продолжения геологоразведки.

3. Предварительная разведка. Геологи определяют промышленное значение участка, параметры месторождения, технологические свойства и размеры формаций полезных ископаемых, условия залегания. Составляется предварительная характеристика условий освоения блока. Результатами этой работы являются расчёт запасов не только в категории C2, но и C1, а также ТЭО на проведение детальной разведки. На этапе предварительной разведки применяется бурение (глубокое, колонковое или ударно-канатное). При изучении месторождений цветных металлов обустраиваются штольни, небольшие шахты, шурфы с целью отбора проб.

4. Детальная разведка. Данный этап работ проводится исключительно на участках с доказанной промышленной ценностью запасов. Осуществляется дополнительный подсчёт запасов в категориях A и B. По завершению этого этапа должны быть собраны данные, достаточные для начала промышленной эксплуатации месторождения согласно требованиям к изученности исследуемой зоны, в соответствии с классификацией запасов и прогнозными ресурсами.

5. Доразведка. Проводится на участках, которые были в недостаточной степени изучены на предыдущих этапах работы. Кроме того, она осуществляется в пределах флангов, обособленных участков, в глубоких горизонтах горных отводов. На этой стадии проводится последовательный перевод ресурсов из категорий C1 и C2 в более высокие классы, подсчитываются новые выявленные запасы. На ряде объектов при этом строятся глубокие шахты как разведочного, так и эксплуатационно-разведочного назначения.

6. Эксплуатационная разведка. Такой вид разведки проводится одновременно с проходческой работой, направленной на подготовку выработок. Мероприятия по разведке реализуются до момента начала очистных работ с целью обеспечения добычи на текущем этапе, а именно для уточнения информации о залежах, полученной на стадиях детальной разведки. Речь идёт о данных относительно качества, условий залегания, строения и морфологии пластов. На этапе эксплуатационной разведки проходка вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок является основным методом работ. Кроме того, возможно обустройство перфораторных — безкерновых — или же колонковых скважин для получения керна.

Особенности разведки нефтегазовых месторождений

Специфика геологоразведки нефтегазовых месторождений обусловлена особенностями залегания и природными свойствами этих полезных ископаемых. Отличительной чертой нефти и газа является то, что их залежи находятся обычно в одних и тех же районах. Газ может быть как растворён в нефти, так и образовывать газовые шапки в верхней части пространства, занимаемого «чёрным золотом».

Накопление углеводородного сырья происходит в осадочных оболочках планеты. В общей сложности в мире выявлено порядка шести сотен нефтегазоносных бассейнов. Нефть и газ находятся на глубинах от одного до нескольких километров и распределены по микроскопическим пустотам. Около 85% запасов сконцентрированы в алевритовых песчаных породах с глиняной прослойкой, остальные ресурсы — в породах карбонатного типа. Огромны запасы шельфовых месторождений, однако степень их изученности крайне мала. Пронедра писали ранее, что, по данным Минприроды, более 90% площади арктического шельфа не разведаны.

Геологические экспедиции, которые занимаются изучением нефтегазовых месторождений, выполняют комплекс работ по исследованию структуры блоков, выделению продуктивных пластов, вычислению предполагаемых дебитов нефти, газа и конденсата, давления в залежах. Все эти данные используются для составления проектов эксплуатационных работ, а также для расчётных обоснований промышленной разработки участков.

Стартует геологоразведка по стандартной схеме — со съёмки и составления геологических карт. В дальнейшем применяется гравитационная разведка. Выявление запасов по данной методике обусловлено отличительной особенность пород, насыщенных нефтью и газом — их плотность меньше, соответственно, и меньшим будет ускорение свободного падения. Нефтегазовые ресурсы выявляются в том числе с применением специфической аэромагнитной разведки, направленной на выявление антиклиналей — геологических ловушек для углеводородов мигрирующего характера на глубинах до семи километров.

Аэромагнитная съёмка выполняется с помощью магнитометров, расположенных в хвостовом коке самолёта

Особенностью же проведения сейсморазведки является то, что такой вид исследования при поиске нефтегазовых запасов осуществляется не только для выявления залежей, но и с целью определения оптимальных мест для бурения скважин разведочного назначения. Одним из эффективных методов обнаружения ресурсов «чёрного золота» и «голубого топлива» является низкочастотное сейсмическое зондирование. Данный способ основан на анализе аномального изменения спектра естественного сейсмического фона в районе размещения залежей на частотах до 10 герц.

Оборудование для сейсморазведки

Нефть и газ также выявляются при помощи методики геохимической разведки. Геологи анализируют состав подземных вод на предмет содержания органических компонентов и газов. Рост концентрации таких элементов в единице объёма пробы воды может указывать на близость пласта. Тем не менее, самым достоверным и эффективным способом разведки углеводородов в настоящее время является непосредственное бурение скважины для выявления степени достаточности их объёмов для промышленного освоения месторождения. В среднем только в трети случаев после бурения обнаруживаются такие запасы.

Бурение разведочной скважины «Шахринав-1п», Таджикистан

В современной России геологоразведка нефтегазовых ресурсов производится не только с целью немедленной разработки конкретных блоков, но и для общего прироста количества углеводородов в соответствии с требованиями Энергетической стратегии, рассчитанной до 2020 года. Напомним, что, по мнению Владимира Путина, геологоразведка крайне важна для экономики России. Открытие и изучение новых месторождений — это работа на перспективу, поскольку выявленные ресурсы фактически являются сырьевым вкладом в будущее страны.

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.