5. «Методи пошуків та розвідки родовищ корисних копалин»

СТАДІЇ ГЕОЛОГОРОЗВІДУВАЛЬНИХ РОБІТ НА ТВЕРДІ КОРИСНІ КОПАЛИНИ:

Перед розробкою родовищ корисних копалин, їх необхідно виявити, оцінити і підрахувати запаси мінеральної сировини в них. Цей процес передбачає комплекс різноманітних пошукових і геологорозвідувальних робіт від регіональних геологозйомочних і геофізичних у масштабах 1:1000 000 – 1:500 000, які охоплюють великі площі металогенічних провінцій (зон), до пошуково-оцінювальних, які виконуються на локальних площах конкретних рудопроявів або родовищ.

Загалом, геологорозвідувальні роботи на тверді корисні копалини поділяють на 4 стадії:

1. – регіональні геологозйомочні і геофізичні роботи;

2. – загальні пошуки;

3. – детальні пошуки;

4. – пошуково-оцінювальні й розвідувальні роботи.

Кожна з названих стадій має: предмет досліджень, методи, задання і кінцеву мету. Загальний напрям пошуків родовищ теоретично обґрунтовує наука: вона вказує, в яких районах серед яких гірських порід і за якими ознаками слід шукати скупчення корисних копалин.

Під час пошуків родовищ у конкретному районі важливе значення має геологічна карта, яка містить інформацію про гірські породи, їх вік у тому чи іншому місці, умови їхнього залягання та ін. Карти складаються за даними обстежень відслонень (рос. «обнажений») – виходів на денну поверхню корінних порід у ярах, ущелинах, на крутих гірських схилах, і так званих опорних свердловин, за допомогою яких отримують зразки гірських порід з глибини в десятки, сотні й тисячі метрів.

Крім основних геологічних карт. Складають спеціальні прогнозні карти. На них наносять всі, навіть найменші, знахідки корисних копалин, а також різні опосередковані дані, які можуть вказати на місця скупчення руд. Аналізуючи прогнозні карти отримують інформацію про перспективні, для пошуків руд, райони, в яких потім проводять детальні пошукові роботи.

Шукаючи корисні копалини, звертають увагу: на форми рельєфу, характер рослинності, зміну кольору ґрунту та ін. Геологу, що працює в польових умовах необхідно добре володіти знаннями з пошукових ознак того чи іншого виду корисних копалин, нагромадженими багатьма поколіннями розвідників надр або визначеними наукою, оскільки це часто допомагає в його практичній діяльності. Наприклад, за парагенетичними асоціаціями та за одним мінералом можна знайти інші.

Слід також пам’ятати, що досить часто на рудних родовищах змінюється забарвлення гірських порід під дією гарячих мінералізованих розчинів, які циркулюють по тріщинах у земній корі, а деякі рудні тіла змінюють своє забарвлення внаслідок вивітрювання.

На особливу увагу заслуговують давні гірничі виробки. На місця залягання корисних копалин часто вказують давні назви населених пунктів (наприклад, Рудня, Гута та ін.).

СПЕЦІАЛЬНІ ПОШУКОВІ МЕТОДИ:

Суть геологічних методів полягає в тому, що пошуки руд здійснюють через уважне обстеження уламків гірських порід, які нагромаджуються в руслах і на берегах річок та схилах гір, оскільки, руйнуючись разом із гірськими породами, шматочки руди розсипаються на схилах, зносяться в ріки і переміщуються по дну на великі відстані.

Пошуки руд за уламками в руслах річок називають УЛАМКОВО-РІЧКОВИМ МЕТОДОМ. Його застосовують тоді, коли в руслі річки і на схилах гір трапляються уламки у вигляді досить великих шматків. Якщо ж уламки рудних мінералів дуже дрібні, розсіяні в піску, то використовують так званий ШЛІХОВИЙ МЕТОД. Його суть полягає в тому, що у спеціальний лоток, схожий на корито, набирають із річища пухкий осадок і промивають його водою. Під час промивання легкі мінерали виносяться водою, а важкі рудні (золото, платина, олово, титан, вольфрам, іноді алмази) залишаються на дні.

Згадані методи використовують лише для пошуків хімічно стійких і твердих мінералів. Мінерали м’які або легко розчинні, потрапляючи в бурхливу гірську річку, розчиняються або розтираються в порошок. У цьому разі використовують ГЕОХІМІЧНІ і БІОХІМІЧНІ методи пошуків. Зокрема, здійснюють хімічний аналіз підземних вод, аби виявити в них ті чи інші метали. Висока концентрація їх у розчині може вказувати на те, що десь поблизу в породах є скупчення цих металів. З такою самою метою здійснюють хімічний аналіз зразків гірських порід.

Крім хімічного аналізу, для визначення хімічного складу зразків широко використовують метод СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛІЗУ. Для цього зразок породи розтирають у порошок та спалюють у полум’ї вольтової дуги спеціального приладу – спектрографа. За лініями спектра визначають, які хімічні елементи містить досліджувана порода та в якій кількості. Цей метод хоч і менш точний, але дає змогу швидше отримати результати.

Від покладів вугілля, нафти і природних газів, що глибоко залягають, по тріщинах до поверхні Землі часто піднімаються вуглеводневі газові сполуки, які нагромаджуються у ґрунті. Інколи гази скупчуються і над родовищами деяких металів (наприклад, над ртутними родовищами концентруються ртутні гази, а над урановими – газ радон). Їх виявляють за допомогою спеціальних приладів і наносять на карту місця виявлення підвищеного вмісту того чи іншого газу.

Вбираючи воду з ґрунту разом із розчиненими в ній мінеральними речовинами, рослини концентрують у собі різні хімічні елементи. Зібравши за певною схемою проби листя, кори дерев чи трав’яних рослин, спаливши їх і здійснивши хімічний або спектральний аналіз золи, можна виявити ділянки з підвищеним вмістом того чи іншого металу.

Крім того, окремі рослини розвиваються на ґрунтах з підвищеним вмістом певних хімічних елементів. І навпаки, певні види рослин над родовищами не ростуть, хоча в даному районі вони поширені. Рослини, за якими можна судити про підвищений вміст будь-яких речовин, називають індикаторами. Відомі індикатори міді, цинку, свинцю та ні.

ГЕОФІЗИЧНІ методи пошуків ґрунтуються на вивченні фізичних властивостей гірських порід. Найважливішими з цих методів є: магнітометричний, гравіметричний, електрометричний, сейсмометричний і радіометричний.

МАГНІТОМЕТРИЧНИЙ метод пошуків ґрунтується га вивченні магнітних властивостей порід за допомогою приладів аеромагнітометрів. Цей метод застосовують для пошуку тих порід, які мають сильні магнітні властивості (наприклад, залізних руд).

ГРАВІМЕТРИЧНИЙ метод базується на вимірюванні зміни прискорення сили тяжіння в різних точках Землі. Сила тяжіння діє на Землі всюди, але значення її неоднакове. Чим важчий предмет, тим сильніше він до себе притягує. Руди металів переважно важчі, ніж звичайні гірські породи, що їх оточують. Відповідно вони притягують до себе сильніше, ніж ці породи. Отже, за зміною сили протягування можна шукати родовища металів. Для цього створено спеціальний прилад, який визначає силу ваги, - гравітаційний варіометр.

ЕЛЕКТРОМЕТРИЧНИЙ метод пошуків заснований на вимірюванні електропровідності гірських порід. Руди багатьох металів кращі електропровідники, ніж оточуючі їх гірські породи (граніти, мармури, глини, піски), тому можна припустити, що на ділянках, де сила струму фіксується більшою, залягає руда. Отже, в цих місцях можна вести пошуки руди за допомого надійніших методів.

СЕЙСМОМЕТРИЧНИЙ метод пошуків заснований на різній швидкості проходження сейсмічних хвиль у породах різної щільності. Для цього використовують штучні землетруси, спричинені вибухами в заданих точках. Від місця вибуху сейсмічні хвилі поширюються гірськими породами вглиб до тих пір, поки не зустрінуть щільні породи іншого складу. В цьому випадку частина хвиль, заломившись, прямує далі вглиб, а частина відбивається від межі цих порід і надходить до поверхні Землі, де і фіксується чутливими приладами – сейсмографами. Визначивши час проходження цих хвиль, можна обчислити, на якій глибині і від порід якої щільності вони відбилися. За допомогою сейсмічного методу відкрито цілу низку родовищ афти і деякі родовища інших корисних копалин.

РАДІОМЕТРИЧНИЙ метод застосовують для пошуків радіоактивних руд, які випромінюють дуже активні гама-промені. Їх виявляють спеціальні прилади – радіометри, що реєструють удари цих частинок і подають про них сигнали.

Протягом останніх десятиліть для прогнозу і пошуків корисних копалин широко застосовують матеріали ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ. Космічні засоби допомагають ефективніше прогнозувати і відшуковувати нові родовища нафти, газу, підземних вод та руд різних металів. Найбільший ефект дає застосування КОСМІЧНИХ методів у комплексі з іншими способами індикації територій, сприятливих відносно до тих чи інших корисних копалин. Насамперед йдеться про КОМПЛЕКСНИЙ наліз та пошук перспективних геологічних структур і формацій.

ПОШУКОВО-РОЗВІДУВАЛЬНІ РОБОТИ:

На ділянках, де виявлено ознаки корисних копалин, здійснюють пошуково-розвідувальні роботи. Якщо вони підтвердили наявність значних скупчень цих копалин, то розпочинають наступний етап робіт – РОЗВІДКУ.

Розвідка необхідна для того, щоб визначити форму і розміри тіл, вміст у них корисних копалин, розподіл рудних мінералів, підрахувати середній вміст корисних компонентів і загальні запаси, тобто загальну масу (в тоннах або кілограмах) кожного металу в родовищі.

Розвідувальні роботи починають зі складання детальної геологічної карти родовища. Потім здійснюють гірничі роботи і буріння свердловин.

Якщо рудні тіла розташовані близько до поверхні і покриті тонким шаром наносних порід і ґрунту, то копають на певній відстані одна від одної канави глибиною 1-3 м, а іноді й більше; якщо товщина наносів становить 5-10 м і більше (до 30-40 м), то копають вертикальні виробки прямокутної форми – шурфи.

Розвідка глибших горизонтів рудних тіл здійснюється за допомогою великих вертикальних виробок – шахт. Якщо рудне тіло розташоване на крутому схилі, то його розвідують за допомогою горизонтальної гірничої виробки, яка має вихід на поверхню, - штольні.

Для розвідки найглибших частин родовищ використовують переважно буріння свердловин спеціальною (колонковою) трубою з коронкою, зміцненою на кінці алмазами або твердим сплавами. Обертаючись, труба поступово заглиблюється в породи, а всередині труби залишається круглий стовпчик породи – керн. За ним визначають, які породи є на тій чи іншій глибині, вміст у них корисних компонентів тощо. На рудних родовищах свердловини бурять до глибини 1000 м і більше. В разі розвідки нафтових і газових родовищ вони досягають 3-4 км і більше.

На підставі проведених досліджень обчислюють запаси мінеральної сировини в родовищі і вирішують питання про можливість і способи його розробки.

Л - № 15 (8 годин)