Поиски и разведка МПИ (цель, метод, предмет исследований, задачи стоящие перед наукой о поисках и разведки МПИ).
Поиски и разведка МПИ – прикладная геолого-экономическая наука, изучающая условия нахождения и способы наиболее эффективного выявления и оценки промышленных МПИ, чьей целью является разработка научно обоснованных методов наиболее эффективного выявления промышленной значимости и методов количественной оценки природных скоплений полезных ископаемых. Метод: логического анализа явлений в их исторической последовательности и воссоздание условий и истории процессов, определяющих эти явления. Предмет исследований: промышленные типы МПИ.
Перед наукой о поисках и разведке МПИ стоят многочисленные и разнообразные задачи:
Прогноз размещения месторождений в земной коре.
Выявление конкретных промышленных месторождений.
Прогноз изменчивости геолого-промышленных показателей месторождений (мощности, содержаний и др.).
Разработка рациональных систем поисков и разведки в соответствии с изменчивостью геологических показателей.
Теоретическое обоснование, непрерывное совершенствование принципов, методов, средств эффективного осуществления поисков и разведки МПИ.
Основы законодательства о недрах.
Основные документы, которые регламентируют недропользование:
Федеральный Закон «О недрах», принятый 03.03.1995 (№27 AP) с неоднократными дополнениями.
«Положение о порядке лицензирования пользования недрами».
Налоговый Кодекс.
«Соглашение о разделе продукции».
Настоящий закон «О недрах» действует на всей территории РФ, а также регулирует отношения недропользования на континентальном шельфе РФ в соответствии с федеральными законодательными актами о континентальном шельфе и нормами международного права. Законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ не могут противоречить настоящему Закону.
Недра – часть земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии – ниже земной поверхности и дна водоемов и водостоков, до глубин, доступных для геологического изучения и освоения. Недра являются государственной собственностью. Пользование недрами осуществляется на основе лицензий с ограниченным сроком действия.
Согласно Закону «О недрах» и «Положению о порядке лицензирования пользования недрами», различают следующие виды пользования недрами:
Региональное геологического изучение недр
Геологического изучение недр, включая поиски и оценку полезных ископаемых.
Разведка и добыча полезных ископаемых, включая использование отходов переработки минерального сырья.
Строительство и эксплуатация подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых.
Образование особо охраняемых геологических объектов (заповедники, заказники, парки памятников природы, учебные и научные полигоны), имеющие научное, культурное, эстетическое и другое значение.
Сбор минералогических, палеонтологических и других геологических коллекций.
Пользователями недр могут быть субъекты предпринимательской деятельности независимо от форм собственности, в том числе юридические лица и граждане других государств.
Для разведки, добычи, строительства подземных сооружений и образования особо охраняемых геологических объектов пользователю недр выделяется горный отвод.
Горный отвод – геометризованный блок недр, ограниченный в плане и по глубине, координаты которого указаны в лицензии.
Для выполнения геологического изучения без существенного нарушения недр пользователю выдается геологический отвод, границы которого определены в лицензии.
В геологическом отводе одновременно могут проводить работу несколько пользователей недр с разными целями и по различным лицензиям. Не существует лицензии для проведения только разведочных работ, они выдаются на разведку и эксплуатацию одновременно или только на эксплуатацию ранее разведанных месторождений. Лицензии для геологического изучения недр выдаются на срок до 5 лет, а для добычи полезных ископаемых – до 20 лет. При необходимости срок действия лицензии может быть продлен.
Принципы разведки МПИ.
Огромный опыт, накопленный геологами при проведении ГРР показывает, что разведка и оценка практически любого полезного ископаемого проводится при соблюдении определенных правил, которые были обобщены и сформулированы в виде принципов разведки.
Первую характеристику принципов разведки дали В.М. Крейтер и В.И. Бирюков в 1957 г., которые выделили 5 принципов:
принцип полноты исследований;
принцип последовательных приближений;
принцип равномерности (равной достоверности);
принцип наименьших трудовых и материальных затрат;
принцип наименьших затрат времени.
Б. Каждан в 1971 г. объединил их в три принципа: Принцип аналогии, Принцип последовательных приближений, Принцип максимальной эффективности.
Принцип аналогии- важен и эффективен ранней стадии изуч-ия м-ия. Пр. основан на том,что в однотипных м-ях, сформировавшихся в сходной геолог обстановке проявл-ся черты сходства. Принцип аналогии- методологическая основа поисков и рав-ки МПИ.
Принцип послед-х приближений- заключ-ся в разделении проц-са обнаружения и изуч-я на ряд последоват стадий и операций. Изучение пров-ся от общего к частному.
Стадийность ГРР предст-ет собой как раз пр. послед-х приближений.
Принцип мах эффект-сти – выражает основные требования производства- необходимость достижения наибольших рез-тов при мin затратах труда и времени.
Повышению достоверности геолого-экономической оценки полезных ископаемых способствуют следующие факторы:
Создание оптимальной разведочной сети (для каждого полезного ископаемого – своя сеть).
Правильное использование комплекса современных геологических, геофизических и геохимических методов исследования.
Полноценное использование всех видов выработок.
Решающая роль в повышении эффективности работ принадлежит научной организации работ. Привальное, грамотное сочетание всех перечисленных принципов – есть искусство разведчика.
Факторы, определяющие промышленную ценность МПИ.
Количество полезного ископаемого (масштаб месторождения) – запасы полезного ископаемого в тоннах или кубометрах, в первую очередь, определяющие промышленное значение любого месторождения:
-уникальные месторождения (гигантские, единичные в мире), имеющие мировое значение (Сухоложское месторождение золота, Хибинское месторождение апатита, Верхнекамское месторождение калийных солей);
-крупные месторождения определяют экономику отрасли или крупного региона страны, достаточны для строительства мощного современного горно-рудного предприятия (Удоканское месторождение меди, Депутатское месторождение олова);
-средние месторождения, имеющие значение в пределах отдельных экономических районов; отдельные месторождения (чаще группы) могут служить минерально-сырьевой базой горно-рудного предприятия;
-мелкие месторождения, наиболее многочисленные, имеют промышленное значение лишь в особых случаях; могут служить сырьевой базой местной промышленности (стройматериалы) или сопровождают средние и крупные месторождения и разрабатываются вместе с ними или находятся в особо благоприятных горно-технических условиях, что позволяет создавать мелкие, но рентабельные предприятия.
Качество полезного ископаемого – учитывает химический и минеральный составы, текстурно-структурные особенности, физические и технологические свойства полезного ископаемого.
Поскольку состав и свойства руды обладают пространственной изменчивостью, на каждом месторождении обычно имеется несколько градаций руд по качеству полезного ископаемого. В укрупненном виде принято выделять три градации руд: богатые, рядовые и бедные, которые различаются либо по содержанию полезных компонентов, либо по сортности минерального сырья, либо по технологическим свойств руды. Качество минерального сырья зависит от химических, физических и технические свойств, а также от условий его промышленного использования и технологии переработки. Перечень основных элементов примесей зависит от вида сырья.
Содержание полезных компонентов выражается в весовых процентах в расчет на воздушно-сухую руду: г/т, г/м3, карат/м3 и др.
Технологические свойства минерального сырья определяют возможность и экономическую целесообразность его переработки с целью извлечения всех полезных компонентов. Основные показатели технологических свойств:
минеральный состав сырья;
физические свойства;
химический и минеральный состав вмещающих пород и рудной массы.
Условия залегания полезного ископаемого определяются следующими параметрами:
-Глубиной залегания:
Благоприятные условия – малая глубина залегания, что предопределяет открытый способ добычи, а значит большая производительность, высокая эффективность, низкая себестоимость и более безопасные условия ведения горных работ. Экономическая эффективность добычи определяется коэффициентом вскрыши – отношение объемов или масс вскрыши и полезного ископаемого в контурах карьера. Максимально допустимый коэффициент вскрыши зависит от ценности полезного ископаемого и ориентировочно составляет:
для стройматериалов – 3м3/м3;
для углей – 6 м3/м3;
для черных металлов – 40 м3/м3.
Глубина карьеров открытой добычи обычно не превышает 500 м. При неблагоприятных условиях (глубокое залегание полезных ископаемых) применяется шахтный способ добычи.
-Концентрация запасов измеряется количеством запасов, приходящихся на единицу площади (продуктивность месторождения). Экономически выгодны месторождения с высокой продуктивностью, т.к. требуют меньших капиталовложений и характеризуются низкой себестоимостью минерального сырья. МПИ с низкой концентрацией запасов требуют строительства нескольких рудников, соответственно затрат на внутрирудничный транспорт, что значительно увеличит капиталовложения.
-Мощность тел полезных ископаемых определяет параметры добычи. По мощности выделяют пять классов залежей:
тонкие – менее 1 м;
средние – от 1-1,5 до 3-4 м;
мощные – от 3-4 до 8-10 м;
весьма мощные – 10-50 м;
сверхмощные – более 50 м.
В ходе разведки требуется выявить пространственные закономерности в поведении мощности и определить блоки с приблизительно однородными условиями добычи. Всегда задается предел – минимальная промышленная мощность.
-Угол падения тела полезного ископаемого влияет на систему разработки месторождения. По углу падения различают:
горизонтальное (0-5
);пологое (5-25
);наклонное (25-45
);крутое (45-60
);весьма крутое (60-90
).
Имеет
значение и выдержанность угла падения
в пределах блоков добычи руды. Если угол
падения устойчивый, то независимо от
его значения (0-90
)
залежь считается выдержанной. Если же
угол падения существенно меняется в
пределах блоков отработки, то залегание
является сложным.
Строения и форма рудных тел
Горно-технические условия определяют устойчивость горных пород и руд при добыче, размеры эксплуатационных блоков и углы откоса бортов карьеров. К ним относятся:
физические свойства (скальные или слабо связанные грунты);
трещиноватость;
расслоенность;
анизотропия;
наличие зон дробления и др.
По гидрогеологическим условиям месторождения делятся на четыре группы:
простые месторождения – водопритоки в карьер не превышают 100-200 м3/час;
месторождения средней сложности – водопритоки составляют 200-500 м3/час, требуется проведение в относительно небольшом объеме мероприятий по осушению или снижению напора подземных вод;
сложные месторождения – водопритоки составляют 500-1000 м3/час, требуется проведение предварительных и систематических меропиятий по осушению или снижению напора подземных вод;
очень сложные месторождения – водопритоки превышают 100 м3/час; проведение осушительных мероприятий затруднено.
Географо-экономические факторы – существенно влияет на уровень затрат, связанных со строительством горного предприятия, и на сроки освоения капитальных вложений.
Геоэкологические условия. Оценка экологических условий (последствий) освоения месторождения – неотъемлемая часть его геолого-экономической оценки.
Стадийность геологоразведочных работ на твердые ПИ.
Этап 1. Работы общегеологического назначения: стадия 1. Региональное геологическое изучение недр.
Этап 2. Поиски и оценка месторождений: стадия 2. Поисковые работы; стадия 3. Оценка месторождений.
Этап 3. Разведка и освоение месторождения: стадия 4. Разведка месторождения; стадия 5. Эксплуатационная разведка.
Классификация запасов месторождений твердых полезных ископаемых.
Запасы полезных ископаемых по степени геологической изученности подразделяются на категории A, B, C1, C2.
Запасы категории A выделяются на участках детализации разведываемых и разрабатываемых месторождений 1-й группы сложности геологического строения и должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) установлены размеры, форма и условия залегания тел полезного ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их морфологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены безрудные и некондиционные участки внутри тел п.и., при наличии разрывных нарушений установлены их положение и амплитуда смещения;
2) определены природные разновидности, выделены и оконтурены промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого, установлены их состав и свойства;
3) изучены распределение и формы нахождения ценных и вредных компонентов в минералах и продуктах переработки и переделов полезного ископаемого;
4) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам и горным выработкам по результатам их детального опробования.
Запасы категории B выделяются на участках детализации разведываемых и разрабатываемых месторождений 1-й и 2-й групп сложности геологического строения и должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) установлены размеры, основные особенности и изменчивость формы и внутреннего строения, условия залегания тел полезного ископаемого, пространственное размещение внутренних безрудных и некондиционных участков; при наличии крупных разрывных нарушений установлены их положение и амплитуды смещения, охарактеризована возможная степень развития малоамплитудных нарушений;
2) определены природные разновидности, выделены и при возможности оконтурены промышленные (технологические) типы полезного ископаемого;
3) определены минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов;
4) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по результатам опробования скважин и горных выработок.
Запасы категории C1 составляют основную часть запасов разведываемых и разрабатываемых месторождений 1-й, 2-й и 3-й групп сложности геологического строения, а также могут выделяться на участках детализации месторождений 4-й группы сложности и должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) выяснены размеры и характерные формы тел полезного ископаемого, основные особенности условий их залегания и внутреннего строения, оценены изменчивость и возможная прерывистость тел полезного ископаемого, а для пластовых месторождений и месторождений строительного и облицовочного камня также наличие площадей развития малоамплитудных тектонических нарушений;
2) определены природные разновидности и промышленные (технологические) типы полезного ископаемого, установлены общие закономерности их пространственного распространения и количественные соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов;
3) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по результатам опробования скважин и горных выработок, с учетом данных геофизических и геохимических исследований.
Запасы категории C2 выделяются при разведке месторождений всех групп сложности, а на месторождениях 4-й группы сложности геологического строения составляют основную часть запасов, вовлекаемых в разработку, и должны удовлетворять следующим требованиям:
1) размеры, форма, внутреннее строение тел полезного ископаемого и условия их залегания оценены по геологическим, геофизическим и геохимическим данным и подтверждены вскрытием полезного ископаемого ограниченным количеством скважин и горных выработок;
2) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций на основании опробования ограниченного количества скважин, горных выработок, естественных обнажений или по их совокупности, с учетом данных геофизических и геохимических исследований и геологических построений.
Классификация ресурсов твердых П.И.
Прогнозные ресурсы категории P1 учитывают возможность расширения границ распространения полезного ископаемого за контуры запасов C2 или выявления новых рудных тел полезного ископаемого на рудопроявлениях. Для количественной оценки используются геологически обоснованные представления о размерах и условиях залегания известных тел. Оценка ресурсов основывается на результатах геологических, геофизических и геохимических исследований участков недр возможного нахождения п.и., на материалах структурных и поисковых скважин,
Прогнозные ресурсы категории P2 учитывают возможность обнаружения в бассейне, рудном районе, узле, поле новых месторождений полезных ископаемых, предполагаемое наличие которых основывается на положительной оценке выявленных при крупномасштабной (в отдельных случаях среднемасштабной) геологической съемке и поисковых работах проявлений полезного ископаемого, а также геофизических и геохимических аномалий, природа и возможная перспективность которых установлены единичными выработками. Количественная оценка ресурсов, представления о размерах предполагаемых месторождений, минеральном составе и качестве руд основано на комплексе прямых и косвенных признаков рудоносности, на материалах отдельных рудных пересечений, а также по аналогии с известными месторождениями того же формационного (геолого-промышленного) типа. Прогнозные ресурсы выявляются при крупномасштабной геологической съемке, поисках и (частично) при геологических съемках с комплексом прогнозно-поисковых работ, геолого-минерагеническом картировании масштаба 1:200000. Прогнозные ресурсы в количественном выражении с привязкой к локальным площадям служат основой для постановки детальных поисковых работ.
Прогнозные ресурсы категории P3 учитывают лишь потенциальную возможность открытия месторождений того или иного вида полезного ископаемого на основании благоприятных геологических и палеогеографических предпосылок, выявленных в оцениваемом районе при средне-мелкомасштабных геолого-геофизических и геологосъемочных работах, дешифрировании космических снимков, а также при анализе результатов геофизических и геохимических исследований. Прогнозные ресурсы категории P3 оцениваются при геологосъемочных работах масштаба 1:200000 с комплексом прогнозно-поисковых работ, геолого-минерагеническом картировании масштабов 1:200000 и 1:500000, а также по итогам геологического картографирования масштаба 1:1000000.
Их количественная оценка проводится без привязки к конкретным объектам.
Количественно оцененные ресурсы служат основанием для постановки геологического картографирования масштаба 1:50000 и поисковых работ.
Подразделение МПИ по экономическому значению.
Запасы твердых П.И. и содержащиеся в них полезные компоненты по их экономическому значению подразделяются на:
- балансовые (экономические);
- забалансовые (потенциально экономические).
Балансовые запасы подразделяются на:
а) запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-экономическим расчетам экономически эффективно в условиях конкурентного рынка;
б) запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-экономическим расчетам не обеспечивают экономически приемлемую эффективность их разработки.
Забалансовые запасы.
а) запасы, отвечающие требованиям, предъявляемые к балансовым запасам, но использование которых на момент оценки невозможно по горнотехническим, правовым, экологическим и другим обстоятельствам;
б) запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-экономическим расчетам нецелесообразно вследствие низкого содержания полезного компонента, малой мощности тел полезного ископаемого или особой сложности условий их разработки.
Рамочная классификация запасов ООН.
Рамочная классификация ООН предусматривает интеграцию оценок запасов разных стран мира на основе единых показателей изученности запасов и их экономической доступности. Данная классификация представляет развитие ранее созданной в Геологической службе США трехмерной системы классификаций, известной под название коробка Маккелви.
В этой системе каждая из трех осей имеет различную нагрузку: изученности и достоверности – геологической G; технико- и геолого-экономической (F); собственно экономической (E) значимости. В системе этих координат запасы, отвечающие той или иной изученности, выделяются как трехмерные тела.
Принципы гармонизации стандартов отчетности о запасах твердых полезных ископаемых.
Обеспечить пользователя алгоритмом, на основе которого оценки запасов и ресурсов и ресурсов ТПИ, представляемые российскими компаниям в соответствии с требованиями Классификации РФ, могли быть отображены таким образом, чтобы быть совместимыми с кодексами отчётности стран, входящих в «семейство CRIRSCO» т.е. обеспечить пользователя алгоритмом перевода российской информации о запасах/ресурсах в форматах классификации шаблона CRIRSCO.
Таблица. Сопоставление категорий прогнозных ресурсов по российской классификации с категориями Шаблона CRIRISCO
|
Категории прогнозных ресурсов по российской классификации |
Категории минеральных ресурсов по Шаблону CRIRISCO |
|
P2, P3 |
Результаты ГРР (данные не включают количественную и качественную оценки) |
|
P1 |
Предполагаемые Ресурсы |
Таблица. Сопоставление категории запасов по российской классификации с категориями Шаблона CRIRISCO
|
Группа сложности |
Категории минеральных ресурсов по Шаблону CRIRISCO и запасов по российской классификации | |||
|
C2 |
C1 |
B |
A | |
|
1 |
Исчисленные |
Измеренные |
Измеренные |
Измеренные |
|
2 |
Исчисленные |
Измеренные |
Измеренные |
|
|
3 |
Исчисленные |
Измеренные |
|
|
|
4 |
Исчисленные |
Исчисленные |
|
|
Понятие поиски МПИ. Поля и аномалии, как современная основа поисков ПИ.
Поиски (поисковые работы) – это процесс прогнозирования, выявления и перспективной оценки новых МПИ, заслуживающих разведки. Промышленное значение вновь выявленных месторождений определяется на стадиях оценочных работ и разведки.
Главным и конечным объектом поисков являются МПИ, имеющее промышленное значение. Изучение и оценка объектов поисковых работ должны проводиться по единым принципам, которые можно использовать при прогнозе, поисках и оценке МПИ.
Общие принципы могут быть выработаны на основе теорий полей и аномалий.
Поле - это часть пространства, в пределах которого наблюдается распределение тех или иных параметров или проявление каких либо векторных величин, в частном случае сил.
Изображение поля возможно следующими способами:
-аналитическим (посредством таблиц);
- в виде графиков;
- в виде плоских (двухмерных) и объемных построений – карт , изолиний и т.д.
«Поле» может быть скалярным или векторным.
К геологическим полям относятся тектонические (структурно-тектонические, трещинные и др.) магматические, геоморфологические и др.
К минералогическим относятся литологические, петрографические, метаморфические, кристалломорфологические и др.
К геохимическим – литогеохимические, кристаллохимические, термобарогеохимические, гидрогеохимические и атмогеохимические.
К геофизическим – гравитационные, магнитные, электромагнитные, сейсмические, радиоактивные и тепловые.
Геохимическое поле - По Ферсману, геохимически однородные области, которые связаны с большим накоплением преимущественно в горизонтальном направлении какой-либо группы или ассоциации элементов. Геохимическое поле связано главным образом с осадочными толщами.
«Аномалия» – участок поля, в пределах которого отмечаются нарушения «отклонения» распределения данного параметра или проявления силы.
Группировка МПИ по характеру создаваемых ими первичных аномалий.
Выделяют три группы районов:
районы с нормальными однородными полями;
районы с нормальными неоднородными полями;
районы с аномальными полями.
По характеру создаваемых первичных аномалий месторождения твердых полезных ископаемых можно сгруппировать в 5 поисковых групп:
Месторождения, создающие отчетливые геологические и неотчетливые минералогические. геохимические и геофизические аномалии
Месторождения, создающие отчетливые геологические, минералогические и геохимические аномалии
Месторождения, создающие отчетливые геологические и геофизические простые аномалии
Месторождения, создающие отчетливые геологические и геофизические сложные аномалии
Месторождения, создающие отчетливые комплексные геологические, минералогические, геохимические и геофизические аномалии
Предпосылки поисков МПИ.
Впервые предпосылки выделил В.М. Крейтер в 1940 г. В 1957 году В.И.Смирнов переименовал их в критерии.
Предпосылками или критериями поисков называются любые факторы, которые прямо или косвенно указывают на возможность обнаружения в той или иной обстановке различных полезных ископаемых.
Основные предпосылки поисков:
1)стратиграфические;
2) фациально-литологические;
3)структурные;
4)магматические;
5)геохимические;
6)гидрогеологические;
7)геофизические;
8)геоморфологические.
Стратиграфические предпосылки – заключаются в использовании возраста геологических образований для поисков п.и. В истории развития земной коры выделяются эпохи максимального накопления определенных видов п.и..
Фациально-литологические предпосылки.
Разнообразные формации и фации горных пород характеризуются отложениями определенного литологического состава. Выделяются морские, лагунные и континентальные литологические формации. К морским относятся карбонатные, карбонатно-обломочные, обломочные, вулканогенно-осадочные; к лагунным – соленосные и угленосные; к континентальным – обломочные, красноцветно-обломочные и др..
Структурные предпосылки.
Размещение экзогенных и эндогенных МПИ во многом зависит от складчатых и дизъюнктивных геологических структур. За основу прогноза полезных ископаемых обычно принимается тектоническое положение изучаемого объекта по отношению к наиболее крупным складчатым структурам земной коры: щитам и платформам, плитам, островным дугам, краевым вулкано-плутоническим поясам и т.п.
Магматические предпосылки (магматогенные).
Под магматическими предпосылками подразумеваются все прямые и косвенные геологические факторы, указывающие на взаимосвязь интрузивных пород и гипогенных месторождений. Различают генетическую и парагенетическую связи с интрузиями рудных формаций.
Признаками генетической связи являются:
1) одновременность образования руд и пород;
2) приуроченность тех и других к одним и тем же структурам;
3) одинаковые фациально-глубинные условия образования;
4) одинаковая степень метаморфизма;
5) связь руд с дайками;
6) близость по вещественному составу руд и пород;
7) закономерные их взаимоотношения;
8) геохимические признаки общности.
Геохимические предпосылки.
Геохимические предпосылки поисков базируются на учении о миграции химических элементов в земной коре и учении о парагенезисах элементов.
1) рудообразующие элементы
2) проходящие (сквозные) элементы
3)элементы – индикаторы (примеси):
а) в кристаллической решетке минералов;
б) в виде изоморфной примеси.
По происхождению или способу образования разделяют на эндогенные и экзогенные.
Гидрогеологические предпосылки
Под гидрогеологическими критериями при поисках подразумеваются прямые и косвенные указания на присутствие полезных ископаемых.
Гидрогеологические предпосылки базируются на изучении химического состава поверхностных и подземных вод и миграционных свойств химических элементов.
Геоморфологические предпосылки
В отношении рельефа все месторождения полезных ископаемых группируются следующим образом:
1. Месторождения, формирующиеся одновременно с рельефом (преимущественно экзогенное).
2. Месторождения, формирующиеся в главных чертах вне связи с рельефом, куда относятся эндогенные месторождения, включая метоморфогенные.
Признаки поисков МПИ.
К прямым поисковым признакам относятся:
1. Выходы полезного ископаемого
2. Ореолы и потоки рассеяния вещества полезного ископаемого
3. Особые физические свойства полезного ископаемого
4.Следы старых горных работ или переработка п.и. и исторические данные о горном промысле.
К косвенным поисковым признакам относятся:
1Измененные вмещающиеся породы, сопутствующие оруденению.
2. Жильные минералы, сопутствующие оруденению.
3. Различие физических свойств полезного ископаемого и вмещающих пород (геофизические аномалии).
4. Биогеохимические, геоботанические, геозоологические, атмогеохимические, гидрогеохимические аномалии.
5. Термобарогеохимические аномалии.
6. Характерные особенности рельефа (геоморфологические).
7. Элементы-примеси в минералах (кристаллохимические аномалии).
9. Гидрогеологические признаки.
10. Историко-географические данные (топонимика, археологические сведения, литературные источники и т.д.).
Выходы полезных ископаемых
Рудные выходы являются главным указателем коренных месторождений. По степени устойчивости в зоне окисления месторождения подразделяются на 4 группы:
Месторождения, главные рудообразующие минералы, которые не изменяются или слабо изменяются в зоне окисления. К этой группе относятся месторождения Au, Pt, хромита, касситерита, алмазов и др.
Месторождения, в которых происходит изменение минералогического состава руд в зоне окисления без выноса металла.
Месторождения, в которых происходит изменение минералогического состава руд в зоне окисления и возможен вынос металла.
Месторождения, в зоне окисления которых накапливаются металлы, не свойственные первичным рудам этих месторождений.
Ореолы и потоки рассеяния: на их исследовании основаны главнейшие методы поисков – шлиховой, геохимический. По происхождению ореолы и потоки рассеяния разделяются на первичные и вторичные.
первичные ореолы это зоны обогащенных или обедненных элементами пород в результате привноса или выноса их в процессе рудообразования. Ореолы могут предшествовать оруденению, сопутствовать ему или завершать его, т.е. они бывают дорудными, синрудными и пострудными.
вторичные ореолы и потоки рассеяния в современных или древних рыхлых отложениях и в почвах. Среди вторичных ореолов поисковое значение имеет только положительные аномалии.
Вторичные ореолы и потоки рассеяния разделяются на:
1) механические;
2) солевые;
3) водные (или гидрогеохимические); 4) газовые (или атмогеохимические);
5) биогеохимические.
Измененные околорудные породы
Изменение горных пород происходят как при процессе образования полезных ископаемых (эндогенные), так и при процессах разрушения полезных ископаемых (экзогенные).
При эндогенных процессах наиболее характерными околорудными процессами являются: скарнирование , грейзенизация, окварцевание, доломитизация, серицитизация, и др.
Жильные минералы, сопутствующие оруденению.
При формировании эндогенных, особенно гидротермальных месторождений, зачастую образуются зоны жильных минералов, составляющие периферические части рудных тел. Эти зоны сложены, как правило, флюоритом, баритом, иногда, кварцем и карбонатами.
Различие физических свойств полезного ископаемого и вмещающих пород.
Наличие геофизических аномалий указывает на неоднородность физических полей, а , следовательно, и на возможность обнаружение месторождений.
Характерные особенности рельефа
Известно, что отрицательными формами рельефа характеризуются зоны тектонических нарушений, положительные формы рельефа создаются более устойчивыми к выветриванию породами (зоны окварцевания).
Гидрогеологические поисковые признаки.
Изучение гидрогеологии района помогает выявлять важные геологические закономерности, контролирующие пространственное размещение месторождений. Например, линейное расположение водных источников указывает на наличие разломов, зон дробления и т.п.
Методы поисков МПИ.
Выбор метода или комплекса методов зависит от многих условий и факторов:
1) - сложность геологического строения и положение района в региональных геологических структурах;
2)– возможный тип полезного ископаемого с учетом комплексности месторождения;
3)– геоморфологические и климатические условия ведения поисковых работ (рельеф, наличие водных источников, наличие мерзлоты, длительность летнего периода);
4)– стадия ГРР с обобщением опыта предыдущих исследований
5)– техническая оснащенность организации, выполняющей поисковые работы;
6)– географо-экономические особенности района проведения работ;
В.В. Аристов выделяет четыре класса методов поисков: 1) космические;
2)воздушные (аэрометоды);
3)наземные;
4) подводные;
Е.О. Погребицкий выделяет: 1)метод геологической съемки; 2)геофизические методы; 3)поиски на основе изучения ореолов и потоков механического рассеяния; 4)поиски на основе изучения геохимических ореолов и потоков рассеяния.
Понятие о пробе цели и задачи опробования.
Пробой называется часть ПИ, взятая по определенным правилам с таким расчетом, чтобы качество ПИ каждой взятой пробы или совокупности их по возможности точно соответствовало качеству всей той массы.
Задачи: определение средних содержаний и средней мощности р.т. в целях подсчета запасов пи; опробование с целью направления разведочных и эксплуатационных работ; установление контуров р.т. и участков, различных по качеству руд; контроль точности анализов химических лабораторий при определении содержаний компонентов в рудах; определение влажности, объемной массы, пожароопасности, селикозоопасности и прочности руд; выявление закономерностей пространственного размещения типов руд, требующих различных технологических схем переработки, установление первичной и вторичной зональности месторождений руд, условий залеганий рудных столбов с качественной их характеристикой; определение корреляционных зависимостей м/у содержаниями металлов в руде, м/у полезными и вредными компонентами, распределение содержаний рассеянных компонентов в рудах по их корреляционной связи с главными компонентами; составление и программ добычи руды; оперативное руководство очистными горными работами при эксплуатации, это и контроль за охраной недр, и контроль за выемкой руд с различными технологическими схемами; определение потерь и разубоживание при эксплуатации; определение взаимных расчетов между поставщиками и потребителями добытой руды по данным товарного опробования. Главная задача – определение качества ПИ.
Виды опробования.
Различают 5 видов опробования:
Химическое.
Минералогическое
Техническое.
Технологическое.
Геофизическое.
Cмысл химического и геофизического опробования.
Химическое опробование служит для изучения химического состава руд и вмещающих пород. Данный вид опробования определяет содержание главных и попутных компонентов. Для большей части полезного ископаемого химическое опробование является основным. В тех случаях когда требуется знать содержание компонентов связанных с различными минералами. прибегают к фазовому химическому анализу.
Главные компоненты определяют промышленное значение и область использования руды. ОП содержанию главных компонентов проводятся контуры рудных тел и внутри рудных тел выделяются контуры промышленных сортов руд. Второстепенные компоненты влияют на качество руды, но обычно не участвуют в оконтуривании рудных тел и промышленных сортов руд.
Методы геофизических опробований разнообразны: магнитометрические, ядерно-физические, радиометрические.
Магнитометрические методы используются для изучения магнетитовых руд. Наиболее часто применяется магнитный каротаж скважин, для определения или уточнения границ рудного тела и определения магнетита в руде.
Ядерно-физический метод. Заключается в активации руд и горных пород различными видами излучений, в результате от электронов или ядер горных пород, руд происходит ответное излучение, измеряя которое можно определить содержание химических элементов в руде.
Наиболее перспективен рентген-радиометрический метод (РРМ). Существуют гамма-нейтронный метод, метод ядерного гамма-резонанса и др.
Радиометрические методы основаны на естественной радиоактивности руд. Используются либо радиометры различных конструкций, либо в скважинах проводится гамма-каротаж, иногда с успехом применяется для расчленения разреза.
Способы отбора проб.
Бороздовый способ, задирковый, шпуровой, штуфной, точечный, валовый, горстевой, способ вычерпывания, отбор проб из скважин, взятие проб из отбитой руды (горной массы).
Бороздовый способ, методика отбора бороздовых проб.
Применяется при опробовании горных выработок. Борозда ориентируется как можно ближе к направлению максимальной изменчивости оруденения. В том случае если выработка проходит по простиранию или падению рудного тела (штрек, восстающий, некоторые штольни) опробуется забой; если выработка проходит вкрест простирания рудного тела (рассечки, квершлаги) опробуются стенки.
В канавах опробуется стенка, иногда опробуют дно. Сечение борозды зависит от изменчивости оруденения, крепости пород и мощности рудного тела. Сечение борозды следует выдерживать на всем интервале опробования.
Сечение борозды определяется тремя факторами: изменчивостью оруденения, крепостью пород и мощностью рудного тела.
Рекомендуемые сечения борозды, см2
|
Распределение компонентов |
Мощность рудного тела | |||
|
более 2,5 м |
0,5-2,5 м |
менее 0,5 м | ||
|
Весьма равномерное и равномерное (железо, марганец) |
2 |
2 |
2 | |
|
Неравномерное (медь) |
2,5 |
2,5 |
2,5 | |
|
Неравномерное и весьма неравномерное (олово, вольфрам, молибден) |
3 |
3 |
3 | |
5
6
10
8
9
10
8
10
12
Выдержанная геометрия борозды и весовой контроль – основа достоверности (качества) опробования.
Основная задача взятия бороздовой пробы – обеспечение достоверности. Особенно опасны систематические погрешности при скалывании пробы, когда более хрупкие и мягкие минералы легче разрушаются и попадают в пробу в большем количестве. Возможна также потеря части отбитого материала при неаккуратном сборе его. В случае весьма и крайне неравномерного распределения полезного компонента для уменьшения погрешности опробования либо увеличивают сечение борозды, либо в одно рудной теле (например, в забое) делают 2-4 параллельных борозды и объединяют их в одну пробу.
Разновидностью бороздовой пробы является пунктирная борозда («сколковая» проба). С интервала длины 2-5 м через 2-10 см в нее берут кусочки (частные пробы) массой 5-10 г, которые потом объединяют в одну пробу общей массой 1-2 кг. Пунктирная борозда изредка применяется для опробования рудного тела однородного состава, но чаще используется при геохимическом методе поисков для выявления и изучения геохимических ореолов.
Для бороздовых проб:
где
– длина опробуемого интервала;
– объемная масса руды, г/см3;
– площадь поперечного сечения борозды.
Валовый способ отбора проб.
Валовый способ применяется в следующих случаях:
При определении объемной массы руды.
При крайне неравномерном распределении полезных компонентов в руде (опробуемой массе).
При заверке данных бороздового и кернового опробования.
При отборе технологических проб.
При валовом способе определения объемной массы в рудном теле из целика стремятся извлечь некоторый объем руды правильной геометрической формы. Объем выемочного пространства может колебаться от одного кубометра до нескольких. Выемка руды из целика при этом способе осуществляется с применением буровзрывных работ. Для этого на стенке горной выработки выбирается участок, который по возможности тщательно выравнивается с помощью отбойного молотка или вручную.
Бурится
система шпуров с целью получить нишу
размеров 1
1
1,
2
1
1
и т.п. В связи с тем, что стенки ниши после
взрыва неровные, их выравнивают для
получения правильной геометрической
формы. В практике используется стандартная
отпалка разведочного сечения, вследствие
чего вес пробы может колебаться от 5 до
40 тонн. После отпалки вся масса руды
взвешивается, выемочное пространство
тщательно замеряется.
Отбор проб из горных выработок и обнажений.
Первая группа – отбор проб из горных выработок и обнажений. Способ взятия проб: бороздовый, задирковый, шпуровой, валовый, штуфной, точечный.
Бороздовый способ.
Применяется при опробовании горных выработок. Борозда ориентируется как можно ближе к направлению максимальной изменчивости оруденения. В том случае если выработка проходит по простиранию или падению Р.Т. (штрек, восстающий, некоторые штольни) опробуется забой; если выработка проходит вкрест простирания Р.Т. (рассечки, квершлаги) опробуются стенки. В канавах опробуется стенка, иногда опробуют дно. Сечение борозды зависит от изменчивости оруденения, крепости пород и мощности Р.Т. Сечение борозды следует выдерживать на всем интервале опробования.
Задирковый способ.
Применяется при малой мощности Р.Т. и весьма неравномерном распределении оруденения, когда бороздовый способ не обеспечивает получения объема прбы. Пробу берут задиркой – снятием слоя руды мощностью 3 - 10 см. Перед опробованием плоскость забоя или обнажения следует тщательно выровнить.
Шпуровой способ.
Материалом пробы служит буровая пыль при бурении шпуров с продувкой, либо шлам при бурении с промывкой. Используется редко и обычно в тех случаях когда Р.Т. достаточно мощные. Применяется в горных выработках ориентированных вкрест простирания р.т. (квершлаги, расечки), в этом случае пригодны шпуры буримые в забое для проведения буровзрывных работ.
Штуфной способ.
Для выявления геохимических ореолов при разведке для изучения минерального состава и определения физических свойств. Этот способ опробование несет существенные погрешности. Следует применять для отбора проб при определении естественной влажности, объемной массы и т.д.
Точечный способ.
Широко применяется при поисках для выявления геохимических ореолов. Материал пробы составляется из кусочков (частных проб) размером 1,5х3 см и массой 10-20 г. Число частных проб колеблется от 10 до 20. Чем сильнее изменчивость П.И. тем чаще следует брать пробы.
Валовый способ.
Применяется при крайне неравномерном распределении компонентов, а также при заверке данных колонкового бурения. В пробу идет вся рудная масса, отбитая в процессе проходки горной выработки (одна отпалка). Масса валовых проб составляет от 1,5 до 40 тонн. Если проба предназначена для технологических испытаний то ее вес составляет сотни и тысячи тонн.
Отбор проб из скважин. Взятие проб из отбитой горной массы.
По скважинам в сравнении с горными выработками получаются менее полные и точные данные о качестве полезного ископаемого по следующим причинам:
При поисково-оценочных и разведочных работах сеть скважин достаточно редка.
Не всегда скважиной можно пересечь рудное тело строго вкрест простирания.
При крайне неравномерно распределении полезного компонента скважина не обеспечивает надежные исходные данные.
В процессе бурения происходит избирательное истирание керна.
В
полевых условиях выход керна 
оценивается линейным способом, как
отношение длины крена
к длине пробуренного интервала
либо весовым способом, как отношение фактической массы поднятого керна к расчетной его массе для пробуренного интервала, но наиболее точный способ – объемно-весовой.
Пробой служит или весь керн или его половина. Керн раскалывают с помощью кернокола, либо распиливают с помощью алмазных пил вдоль длинной оси. Одна половина керна идет в пробу, другая хранится на керноскладе и может использоваться при минералогическом и петрографическом изучении.
При малом диаметре бурения при поисках и разведке золотых, молибденовых, оловянных, редкометальных и других подобных руд, т.е. тех руд, где распределение полезного компонента в руде крайне неравномерное, в пробу рекомендуется брать весь керн. Часто при эксплуатационной разведке в пробу также берут весь керн, т.к. отпадает необходимость проводить систематические минералогические или технологические испытания.
Расчетная масса керновых проб определяется по формуле:
где
– диаметр керна в см;
– длина опробуемого интервала;
– объемная масса руды, г/см3;
Факторы, определяющие пространственное положение и ориентировку проб.
К геологическим факторам относятся: вид п.и., размеры и строение Р.Т., степень и характер изменчивости оруденения, текстура и структура руд, физические свойства руд.
К прочим факторам относятся: задачи опробования, изученность месторождения, стоимость взятия проб.
При опробовании следует обращать внимание на следующие факторы:
морфологический тип рудных тел;
условия залегания и мощность рудных тел;
наличие или отсутствие в рудных телах четких геологических границ;
внутреннее строение рудных тел (текстурно-структурные особенности, вещественный состав руд и т.д.);
характер распределения оруденения;
физико-механические свойства руд и пород.
Мощность рудного тела часто непосредственно влияет на выбор способа отбора проб. Так при разведке маломощных золото-кварцевых или касситерито-кварцевых жил (мощностью до 10 см) наиболее рациональным является задирковый способ опробования.
Распределение основного и попутного компонента следует учитывать при выборе способа отбора и параметров проб (сечение, длина).
Крупность зерен полезного компонента (например, размер золотин) наравне со степенью неравномерности распределения оруденения является одним из факторов, определяющих как сечение (массу) пробы. так и способ отбора проб.
Крупные и редкие скопления золотин обычно требуют применения большого сечения бороздового или задиркового способа отбора проб.
Объединенные и групповые пробы.