- •Белорусский национальный технический университет
- •Министерство образования республики беларусь
- •Белорусский национальный технический университет
- •Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
- •Список использованных сокращений
- •Оглавление
- •Часть 1.Основы геологии…………………………………………………………………………………...........13
- •Часть 2. Месторождения полезных ископаемых и их разведка……………………………………………167
- •Введение
- •Характеристики рекомендуемых методов и технологий обучения
- •Организация самостоятельной работы студентов
- •Диагностика компетенции студента
- •Примерный тематический план курса
- •Часть 1. Основы геологии
- •Объекты изучения, методы и науки геологического цикла
- •1.2. Общие сведения о Земле
- •1.2.1. Строение Земли
- •1.2.2. Внутренние геосферы
- •1.2.2.1.Методы изучения внутреннего строения и состава Земли
- •1.2.2.2. Сейсмическая модель Земли
- •1.2.2.3.Вещественный состав мантии и ядра Земли
- •1.3. Физические поля и геофизическая характеристика Земли
- •1.3.1.Распределение массы между внутренними геосферами.
- •1.3.2.Тепловое поле Земли. Источники тепловой энергии.
- •1.3.3.Магнетизм Земли
- •1.3.4.Гравитационное поле Земли
- •1.4. Земная кора
- •1.4.1. Строение земной коры
- •1.4.2. Химический состав земной коры
- •1.5. Минералы
- •1.5.1. Общая характеристика минералов
- •1.5.2. Кристаллографические свойства минералов
- •1.5.2.1.Факторы определяющие строение кристаллических структур.
- •1.5.3.Изучение форм природных выделений минералов.
- •1.5.4.Физические и химические свойства минералов.
- •1.5.5 Классификации минералов.
- •Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
- •1.5.5.1.Характеристика минералов по классам
- •1.5.5.2.Методика определения главных породообразующих и рудных минералов.
- •1.6. Горные породы
- •1.6.1.Основные понятия и определения.
- •1.6.2.Возраст горных пород
- •1.6.2.1.Относительная геохронология
- •1.6.2.2.Абсолютная геохронология
- •1.6.2.3.Периодизация геологической истории. Стратиграфическая и геохронологическая шкалы
- •1.6.3.Формы залегания горных пород
- •1.6.3.1.Слой и слоистость
- •1.6.3.2.Первичное и нарушенное залегание слоёв
- •1.6.3.3.Тектоносфера и тектонические дислокации
- •1.6.3.4.Пликативные дислокации горных пород
- •1.6.3.5.Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации)
- •1.6.3.6.Причины выхода на поверхность коренных пород
- •1.6.3.7.Элементы залегания горных пород и их измерение
- •1.6.3.8. Графическое моделирование участков земной коры
- •1.7. Магматизм. Магматические горные породы
- •1.7.1.Общее представление об эффузивном и интрузивном магматизме
- •1.7.2.Магматические горные породы
- •Лабораторная работа 1.7.2.1.«Изучение и описание отличительных признаков интрузивных пород».
- •Лабораторная работа 1.7.2.2.«Изучение и описание отличительных признаков эффузивных пород».
- •Лабораторная работа 1.7.2.3.«Разделение магматических горных пород на группы по содерержанию оксида кремния».
- •1.7.2.4. Лабораторная работа. «Макроскопическое определение магматических пород».
- •1.8. Метаморфизм. Метаморфические горные породы
- •1.8.1. Факторы метаморфизма
- •1.8.2.Метаморфические реакции
- •1.8.3. Классы метаморфизма
- •1.8.4.Фации метаморфизма
- •1.8.5.Метасоматоз. Метасоматические горные породы
- •1.8.5.1.Систематика метасоматических горных пород
- •1.8.6.Мигматиты и мигматитообразование
- •1.8.7.1. Лабораторная работа «Изучение состава и структурно – текстурных особенностей метаморфических пород»
- •1.8.7.2. Лабораторная работа «Изучение метаморфических горных пород в зависимости от условия их происхождения».
- •1.8.7.3. Лабораторная работа «Описание и определение метаморфических горных пород»
- •1.9. Экзогенные геологические процессы
- •1.9.1.Гипергенез
- •1.9.1.1.Процессы выветривания
- •1.9.1.2.Коры выветривания.
- •1.9.2. Процессы денудации и денудационные агенты
- •1.9.3.Аккумулятивные процессы
- •1.9.4.Процессы диагенеза
- •1.9.5.Осадочные горные породы
- •1.9.5.1. Диагностические признаки осадочных горных пород.
- •1.9.5.2.Лабораторная работа. «Изучение обломочных горных пород и их классификация».
- •1.9.5.3.Лабораторная работа. «Описание и определение органогенных и хемогенных горных пород».
- •Часть 2. Месторождения полезных ископаемых и их разведка
- •2.1. Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых
- •2.1.1.Основные понятия и определения
- •2.1.2.Морфология и условия залегания тел полезных ископаемых
- •2.1.3.Вещественный состав полезных ископаемых
- •2.1.4. Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых
- •2.1.4.1.Генетическая классификация месторождений
- •2.1.4.2.Связь месторождений с основными структурными элементами земной коры
- •2.1.4.3.Геологические и физико-химические факторы, определяющие условия образования и размещения месторождений
- •2.2.Система геологического изучения недр.
- •2.3.Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых
- •2.4. Геологическая съемка и поиски
- •2.5. Методология разведки месторождений полезных ископаемых
- •2.5.1.Задачи разведки
- •2.5.2.Принципы разведки
- •2.5.3. Основные задачи стадий разведки
- •2.5.4. Методы разведки
- •2.5.5. Технические средства разведки
- •2.5.6. Системы разведки
- •2.5.7. Расположение разведочных выработок
- •2.6. Геолого-промышленная оценка месторождения
- •2.6.1. Задачи оценки
- •2.6.2.Понятие о кондициях
- •2.6.3.Подготовленнсть меторождения для промышленного освоения
- •2.6.4. Опробывание
- •2.6.5. Оконтуривание тел полезных ископаемых
- •2.6.6. Подсчет запасов
- •2.7. Геологическая документация
- •2.8.Учебная практика
- •2.8.1. Разведка (учебная) торфяного месторождения
- •2.8.1.1.Методика проведенияполевых работ
- •2.8.1.2.Камеральные работы
- •2.8.1.3. Построение плана торфяного месторождения
- •2.8.2.Изучение месторождения песка
- •2.8.2.1. Полевые работы
- •2.8.2.2. Примеры описания обнажений
- •2.8.2.3.Определение образцов и графические работы
- •Использованная литература
- •Список используемой литературы
2.5.2.Принципы разведки
На оглавление
Месторождения полезных ископаемых являются природными телами, обладающими разнообразными и изменчивыми свойствами. Однако, несмотря на индивидуальность строения каждого месторождения, в основу разведки любого из них могут быть положены единые принципы, так как геологоразведочный процесс осуществляется на определенном уровне развития производительных сил и преследует одну цель — выявление в недрах промышленных запасов полезных ископаемых.
Разведка месторождений полезных ископаемых очень дорогостоящий и порою длительный процесс, требующий участия большого количества многих специалистов и значительных затрат материальных ресурсов. В то же время, в результате разведки не производятся материальные ценности. Ее итогом является информация о недрах, от достоверности и полноты которой зависит эффективность дальнейшего промышленного освоения месторождения. Поэтому основные принципы разведки построены на геологической основе и исходят из главного принципа социалистического хозяйства - народнохозяйственной целесообразности. Эти принципы таковы:
полнота исследований;
последовательные приближения;
равномерность (равная достоверность);
наименьшие материальные и трудовые затраты;
наименьшие затраты времени
Принцип полноты исследований заключается в необходимости изучения с той или иной степенью детальности всего объема, занимаемого месторождением, т. е. в результате проведенной разведки должна быть дана оценка всем телам полезных ископаемых и месторождению в целом.
Соблюдение данного принципа предусматривает выполнение ряда требований, основными из которых являются следующие:
полное оконтуривание всего месторождения и, если в его состав входит несколько тел, оконтуривание всех тел полезных ископаемых;
полное пересечение разведочными выработками тела полезного ископаемого или продуктивной зоны;
всестороннее изучение качественных показателей полезного ископаемого и всех сопутствующих ему минеральных скоплений;
комплексное изучение месторождения.
Первое требование принципа полноты исследований вытекает из необходимости оценки всех возможных перспектив месторождения. В противном случае не исключены как напрасные затраты на слишком детальное изучение непромышленного проявления, так и неоправданные задержки с вовлечением в эксплуатацию промышленных месторождений.
Рассматривая требование полноты оконтуривания, не следует забывать, что его выполнение не связано с обязательным использованием горных выработок или других дорогостоящих технических средств для оконтуривания всей перспективной площади. Естественно, что надежность и точность определения границ месторождения или отдельных тел полезных ископаемых будут определяться, исходя из их масштабов и детальности разведки, с учетом сроков последующей отработки. Однако общие контуры месторождения или поля полезных ископаемых должны быть хотя бы приближенно установлены на самых начальных этапах разведки. При разведке особо крупных месторождений оконтуривание, безусловно, должно проводиться по частям, а общие контуры поля распространения полезного ископаемого выявляться с привлечением геофизических методов и геолого-структурного картирования.
Необходимость соблюдения этого требования можно проиллюстрировать таким примером. Одно из месторождений золота в течение нескольких лет признавалось не заслуживающим промышленного освоения, так как оценивалась только центральная, относительно небольшая жила и не изучались вмещающие породы, которые, как оказалось при более полном исследовании, были пронизаны густой сетью мелких золотосодержащих прожилков, распространяющихся на значительную площадь и глубину. В результате это небольшое «проявление» оказалось промышленным месторождением.
Обязательность выполнения второго требования принципа полноты исследований - полного пересечения тела полезного ископаемого или продуктивной зоны - очевидна. Только при полном, от контакта до контакта, пересечении тела полезного ископаемого можно установить его мощность, условия залегания, распределение минеральных сортов и промышленных типов полезного ископаемого и полезных компонентов.
Необходимость соблюдения третьего требования - всестороннего изучения качества основного полезного ископаемого и всех сопутствующих компонентов - обосновывается, прежде всего, тем, что в природе практически нет мономинеральных руд. Большинство месторождений черных и цветных металлов содержат несколько полезных компонентов, в том числе редкие и рассеянные элементы, а в таком, казалось бы, «простом», полезном ископаемом, как уголь, нередко отмечаются промышленные концентрации ценнейших компонентов - ванадия, урана, германия и др. Кроме того, вблизи тела основного полезного ископаемого или совместно с ним иногда располагаются обособленные скопления другого полезного ископаемого (уголь и огнеупорные глины, уголь и железные руды, железные руды и бокситы, полиметаллы и флюорит, полиметаллы и барит и др.). Причем, нередко эти полезные ископаемые самостоятельного промышленного значения не имеют, но их разработка попутно с основным существенно улучшает экономические показатели горнодобывающего предприятия.
Четвертое требование - комплексность изучения - вытекает из общих задач разведки. Оно означает, что в процессе геологоразведочных работ должны изучаться не только показатели, характеризующие количество и качество полезного ископаемого, но и все другие геологические и горнотехнические условия, т.е. применяемые технические средства должны обеспечивать возможность выполнения гидрогеологических и инженерно- геологических исследований и испытаний.
В заключение необходимо отметить, что принцип полноты исследований не является абсолютным, т.е. он не требует абсолютно полного и детального изучения всего месторождения одновременно. Этот принцип должен соблюдаться в соответствии с уровнем развития техники и технологии и исходить из запросов практики.
Принцип последовательных приближений. Предусматривает постепенное, поэтапное наращивание объема сведений о месторождении. Он прямо связан с принципом полноты исследований. В результате разведки должны быть собраны необходимые, но достаточные для проектирования и эксплуатации, данные о строении месторождения, количестве и качестве полезного ископаемого, горнотехнических условиях его разработки. Однако, далеко не все обнаруженные проявления полезной минерализации могут иметь промышленное значение — в среднем только одно из двухсот проявлений оказывается месторождением. Более того, многие проявления, оцененные на начальных стадиях исследования как перспективные, при дальнейшем изучении признавались не представляющими промышленного интереса. Вместе с тем, сразу получить достаточно полные и точные данные обо всем месторождении практически невозможно, да и не всегда целесообразно, особенно в случае его сложного строения или значительных масштабов. Таким образом, необходимость соблюдения этого принципа продиктована прежде всего экономическими соображениями: расходовать средства на разведку с наименьшим риском их неоправданных затрат или замораживания. Действительно, при постепенном увеличении детальности изучения можно своевременно прекратить разведку, если выясняется, что месторождение непромышленное, и тем самым избежать неоправданного расходования средств. Если же месторождение очень большое, то разведка участков, которые будут разрабатываться через длительное время, означает преждевременную трату средств, т.е. их замораживание или даже омертвление.
На практике этот принцип выражается в соблюдении стадийности разведки. Как уже упоминалось, выделяется несколько последовательных стадий разведки:
поисково-оценочные работы;
предварительная разведка;
детальная разведка;
доразведка (разведка в пределах горного отвода);
эксплуатационная разведка.
Принцип равномерности (равной достоверности). Заключается в необходимости равнодостоверного изучения всего месторождения. Однако, выполнение этого принципа не означает, что все пункты наблюдений или разведочные выработки должны располагаться на одинаковом расстоянии друг от друга во всех направлениях. Равномерность должна быть геологическая, а не геометрическая, т.е. разведочные выработки следует располагать с учетом анизотропии свойств полезного ископаемого.
Если, например, коэффициент вариации распределения полезного компонента по простиранию тел в два раза меньше, чем вкрест простирания, то равнодостоверная характеристика показателей качества по всей площади тела будет получена, когда расстояние между разведочными выработками вкрест простирания будет в два раза меньше, чем по простиранию (рис. 2.7, а), а размещение выработок «равномерно» - на одинаковых расстояниях по простиранию и вкрест простирания тела (см. рис. 2.7, б) - будет ошибочным, так как информация о распределении полезного компонента по простиранию будет избыточной. Таким образом, принцип равной достоверности не будет соблюден, а затраты на проведение дополнительных выработок окажутся излишними.
Рис. 2.7. Расположение разведочных выработок с учетом анизотропии свойств полезного ископаемого:
а - правильное; б – неправильное
Рассматриваемый принцип предъявляет к технике и методике геологоразведочных работ следующие требования:
равномерность освещения разведочными выработками всего месторождения или участков, находящихся в одной и той же стадии разведки;
равномерность размещения пунктов определения качественных показателей полезного ископаемого - пунктов опробования;
применение технических средств разведки, дающих соизмеримые результаты;
использование равнозначных и равноточных методик исследования вещества полезного ископаемого.
Необходимость требований равномерного (с геологической точки зрения) освещения разведочными выработками всего месторождения и равномерного распределения пунктов опробования очевидна - если какие-либо участки месторождения не будут вскрыты разведочными выработками и опробованы или если на разных участках будут использоваться различные сети, то правильно оценить количество и качество полезного ископаемого будет невозможно и, следовательно, главные задачи разведки не будут выполнены.
Однако, равномерность распределения выработок на месторождении не следует понимать буквально. В практике разведочных работ нередко одна часть месторождения находится в стадии детальной разведки, а другая — в стадии предварительной. Естественно, что в таких случаях размещение выработок (и пунктов опробования) в целом по месторождению не может быть равномерным.
На решение главных задач разведки направлены также другие требования принципа равномерности. Действительно, нельзя оценить с одинаковой достоверностью количество и качество полезного ископаемого, если один участок месторождения разведуется горными выработками, а другой только геофизическими методами или если качественные показатели в одном случае определяются химическими анализами, а в другом - по косвенным данным.
Принцип наименьших материальных и трудовых затрат. Означает, что объемы геологоразведочных работ должны быть минимальными, но достаточными для выполнения основных задач разведки. Иначе говоря: выработок, исследований, испытаний, анализов должно быть ровно столько, сколько необходимо для выявления с нужной степенью достоверности всех характеристик разведуемого месторождения или рудного тела. Очевидно, что меньший объем работ не позволит получить нужной степени достоверности, а больший приведет к излишним затратам средств. При поисках оптимального соотношения между максимальной достоверностью и минимальными затратами средств следует помнить, что при достижении некоторого значения точности показателя (разного, конечно, для разных характеристик полезного ископаемого), увеличение точности на долю процента вызывает рост затрат на несколько процентов или даже в несколько раз.
Принцип наименьших затрат времени. Этот принцип имеет наибольшее экономическое значение: чем быстрее завершится разведка, тем скорее можно начать эксплуатацию месторождения и тем раньше получить отдачу от вложенных на разведку средств. Если в промышленной значимости месторождения нет сомнения, то ради сокращения сроков разведки могут быть нарушены другие принципы, главным образом, принцип последовательных приближений, т.е. стадийность разведки.
Итак, рассмотрены пять принципов разведки. Первый из них отражает цель разведки, второй и третий - методологию, четвертый и пятый - технико-экономические показатели геологоразведочных работ. На первый взгляд, принципы разведки противоречат друг другу: принцип полноты исследований, например, принципу наименьших материальных и трудовых затрат и некоторым требованиям принципа равномерности; принципы последовательных приближений и наименьших материальных и трудовых затрат — принципу наименьших затрат времени и др. Однако, эти противоречия носят не антагонистический характер. Более того, их наличие стимулирует разработку и совершенствование важнейшей проблемы геологоразведочного дела: достижения необходимой и достаточной достоверности исследования.
Методологические принципы (полноты исследований, равномерности) обычно соблюдаются, но вся разведка подчинена одной цели - скорейшему получению прибыли, скорейшей продаже запасов. Поэтому иногда главным и практически единственным принципом становится принцип наименьших затрат времени. Как правило, разведка осуществляется в пределах наиболее богатых участков месторождения.
В случае, если месторождение или его часть окажется нерентабельной для разработки, в затратах на разведку предусмотрена норма риска, выражаемая в процентах от общей стоимости разведки.