Методы поисков месторождений полезных ископаемых

2.3.2. Гравиметрические методы поиска полезных ископаемых

Гравиразведка основана на изучении гравитационного поля изучаемой территории и являются неотъемлемой частью геофизического комплекса на разных стадиях геологоразведочных работ.

Диапазон ее применения — от задач  изучения глубинного строения земной коры, отдельных рудоконтролирующих структур и выявления рудоконтролирующих факторов до поисково-оценочных и  разведочных задач.

Объектами поисков являются залежи железных, хромитовых, медно-никелевых и других руд, значительно отличающихся по плотности от вмещающих пород. В гравитационном поле баритоносные горизонты, баритовые, барит-свинцово-цинковые тела также фиксируются положительными аномалиями силы тяжести.

Редкометалльные, медно-порфировые, золото-кварцевые рудные районы фиксируются минимумами гравитационного поля сложных очертаний, а размещение крупных объектов в рудных районах контролируется блоками пород повышенной плотности, искажающими эти минимумы.

Измерения гравитационного поля выполняются  на поверхности суши, на море, в скважинах  и подземных горных выработках. В  значительных объемах проводятся аэрогравиметрические работы.

2.3.3. Электроразведочные методы поиска полезных ископаемых

Электроразведка объединяет многочисленные геофизические методы, основанные на изучении постоянных и переменных электромагнитных полей естественных и искусственно создаваемых источников. Выделяются следующие группы методов.

1. Методы сопротивлений, основанные на изучении искусственно созданного поля постоянного тока (различные виды электропрофилирования, электрозондирования и метод заряда).
2. Методы изучения полей физико-химического происхождения (естественного поля, вызванной поляризации, частичного извлечения металлов и контактный способ поляризационных кривых).
3. Методы низкочастотного электромагнитного поля (индуктивные методы дипольного индуктивного профилирования, длинного кабеля, переходных процессов; электромагнитные зондирования — частотные, становления поля; магнитотеллурические методы зондирования, профилирования и теллурических токов).
4. Радиоволновые методы (радиокомпарации и пеленгации, радиоволновое просвечивание).

Большинство перечисленных методов  используется при наземных электроразведочных исследованиях, а также в скважинах  и подземных горных выработках большого сечения, но некоторые низкочастотные и радиоволновые методы применяются  и в аэроварианте.

Электропрофилирование. Сущность метода состоит в измерении кажущегося сопротивления установкой при ее перемещении вдоль заданных направлений (профилей). В практике работ наиболее широко применяются установки: четырехэлектродные симметричные (симметричное профилирование), срединных градиентов, совокупности двух-трехэлектродных установок (комбинированное профилирование) и дипольные (дипольное профилирование).

Электрозондирование. Метод применяют для установления глубины залегания горизонтальных или пологопадающих границ раздела пород с разными электрическими сопротивлениями. Основные геологические задачи: расчленение разреза осадочных толщ, картирование по латерали на глубину тектонических нарушений, зон трещиноватости, интрузивных образований, изучение поведения кровли фундамента, прослеживание зон рудной минерализации и оценка мощности рыхлых отложений, перекрывающих коренные породы.

Метод заряженного тела, называемый также методом заряда, используют в различных модификациях: заряженного тела, метод заряда с измерением магнитного поля, электрической корреляции, погруженного электрода. Метод основан на изучении характеристик электрического или магнитного тока, создаваемого разрядом, помещенным в горные породы. Метод применяется на стадиях поисковых, поисково-оценочных и разведочных работ с целью обнаружения, прослеживания и определения элементов залегания и размеров преимущественно сульфидных рудных тел, главным образом на медно-колчеданных, колчеданно-полиметаллических, медно-никелевых и сульфидных золоторудных месторождениях. Реализуется при наличии на объекте исследований достаточного объема буровых работ, что ограничивает его широкое применение. Другие ограничения метода: развитие на объекте вкрапленной минерализации, высокая электропроводность перекрывающих объект пород.

Метод естественного электрического поля основан на изучении естественных электрических полей, обусловленных различными электрохимическими процессами, самопроизвольно протекающими в земной коре. Естественные поля имеют разную природу и связаны с разными геологическими объектами. Метод позволяет картировать разломы, зоны минерализации, сульфидизации, графитизации; проводить поиски полезных ископаемых: сульфидных руд, магнетита, графита, антрацита, кимберлитовых трубок; картировать поверхности коренных пород под наносами повышенной электропроводности. Основные преимущества методов — высокая глубинность (до 1 км) и мобильность.

Метод вызванной поляризации основан на использовании электрохимических явлений, происходящих на границе обладающих ионной проводимостью пород или электронных проводников (руд) с окружающей их жидкостью — электролитом, под действием пропускаемого в земле электрического тока. Метод вызванной поляризации эффективно используется для поисков вкрапленного сульфидного оруденения.

При проведении поисковых работ  методом вызванной поляризации  сочетание измерений на земной поверхности  и в скважинах позволяет получить представление о пространственной структуре поля вызванной поляризации, уточнить положение руд в разрезе. С этой целью используют установки  погруженного электрода и вертикального  градиента, что существенно увеличивает  разрешающую способность метода. Для установления возможной связи  между рудными пересечениями  соседних скважин применяются установки  электрической корреляции.

Дипольное индуктивное профилирование применяется для поисков руд с высокой электропроводимостью и основано на изучении вихревых токов, искусственно наведенных в электропроводящих объектах, находящихся в окрестностях обследования. Характерной особенностью метода является его высокая разрешающая способность при разделении объектов по электропроводности.

Метод переходных процессов применяется  для поисков месторождений сульфидных руд, имеющих очень высокую электропроводность. Метод обладает меньшей, чем другие методы электроразведки, чувствительностью  к изменениям рельефа местности  и мощности рыхлых отложений и  обеспечивает большую, чем другие индуктивные методы, глубинность исследования.

Радиоволновые методы электроразведки основаны на изучении электромагнитных полей высокой частоты, создаваемых специальными портативными передатчиками либо вещательными радиостанциями. Основными из них являются:

• метод радиокомпарации и пеленгации («радиокип»), который базируется на изучении полей дальних длинноволновых и сверхдлинноволновых радиостанций, уверенный прием волн которых наблюдается на расстояниях соответственно 1000 и 12 000 км;
• метод радиоволнового просвечивания, основанный на изучении изменений электромагнитного поля, вызванных различной способностью поглощения электромагнитной энергии горными породами и рудами.

Метод «радиокип» применяется для геокартирования и поисковых работ масштаба 1:50 000 — 1:25 000 в районах с малой (первые метры) мощностью поверхностных отложений при выявлении прямых поисков хорошо проводящих медноколчеданных и медно-никелевых руд на малых глубинах, а также косвенных поисков медно-порфировых, золоторудных в терригенных толщах, золото-серебряных в вулканических поясах месторождений.

Радиоволновое просвечивание применяется  при поисках и разведке сульфидных, золото-сульфидных, золото-серебряных, олово- и вольфрамо-полиметаллических рудных тел, железорудных месторождений, кимберлитовых трубок, пьезокварцевых полостей, угольных пластов в межскважинном, околоскважинном, межвыработочном пространствах.

Геоэлектрохимические методы основаны на реализации электронных преобразований в форме электрохимических реакций электрического поля, вызванных либо искусственным электрическим возбуждением, либо вещественными изменениями, происходящими в естественных геологических процессах.

Наиболее широко распространен  геоэлектрохимический метод, основанный на частичном (избирательном) извлечении металлов (ЧИМ), сущность которого состоит в электрохимическом растворении рудных элементов при пропускании постоянного электрического тока между заземлениями, перемещении растворенных веществ в поле электрического тока, накоплении их в элементоприемниках и регистрации накопленных компонентов химическими или другими методами анализа. Метод частичного извлечения металлов предназначен для выявления и прослеживания глубокозалегающих месторождений меди, свинца, цинка, никеля, олова, молибдена и других элементов, в том числе и на закрытых территориях под покровом рыхлых отложений мощностью до 200 м, а также для разбраковки геофизических аномалий и выделения рудных интервалов при каротаже скважин

2.3.4. Сейсморазведка

Сейсморазведка основана на изучении распространения в земной коре упругих волн, возбуждаемых искусственным путем — взрывом, ударом или вибрацией. Сейсмические исследования, проводимые при поисках месторождений, называют рудной сейсморазведкой. Ее задачей является изучение как геологического строения района, так и отдельных структур, с которыми могут быть связаны рудные месторождения, прослеживание зон разрывных нарушений, контактов (в том числе на глубину), определение рельефа коренных пород.

Сейсморазведка  успешно применяется при крупномасштабных картировочных и поисковых работах  для локализации в разрезе  геологических неоднородностей (рудных тел, кимберлитовых трубок, зон трещиноватости и других), расчленения разрезов при поисках глубокозалегающих месторождений полиметаллов, никеля, железа, апатитов, серы и других полезных ископаемых.

2.3.5. Ядерно-геофизическая разведка

Ядерно-геофизическая  разведка включает в себя группу методов, основанных на изучении естественной и искусственной радиоактивности.

Среди методов, использующих естественную радиоактивность, основное значение имеют радиометрические методы поисков месторождений радиоактивных руд, фосфоритовых, танталовых, ниобиевых, редкоземельных и других месторождений, руды которых содержит примеси радиоактивных металлов, а также для установления закономерностей распределения радиоактивных элементов — урана, тория и калия в составе площадных метасоматитов, сопровождающих некоторые типы месторождений благородных и других металлов.

Методы, основанные на изучении искусственной радиоактивности, используются для поисков месторождений  тяжелых металлов — свинца, цинка, молибдена, ртути, сурьмы и др. Однако основная область применения ядерно-геофизических  методов с использованием искусственных  источников излучения — определение  вещественного состава и физических свойств пород и руд в условиях естественного залегания. Существенное место ядерно-геофизические методы занимают в комплексе скважинных исследований.

2.3.6. Геофизические исследования скважин

Геофизические исследования скважин (ГИС) являются неотъемлемой частью геологоразведочного процесса и при работах на рудное и нерудное сырье позволяют решать следующие поисковые и оценочные задачи:

• литологическое расчленение разреза;
• выделение рудных интервалов, их глубины и мощности;
• определение элементного состава руд;
• поиски и прослеживание магнитных руд и зон в околоскважинном пространстве;
• изучение физико-механических свойств руд и пород.

Для этого  используются различные модификации  электрических, электромагнитных и  магнитных методов, ядерно-геофизические  методы, акустический каротаж.

2.4. Горно-буровые методы поиска месторождений полезных ископаемых

Горно-буровые методы заключаются  в использовании поискового бурения и поисковых горных выработок. Они служат единственным способом заверки данных, полученных другими поисковыми методами. С их помощью создаются искусственные обнажения (пересечения) горных пород и рудных тел. Характерной особенностью горно-буровых работ на поисковой стадии являются значительные расстояния между выработками и небольшая глубина пересечений (за исключением специальных единичных поисковых глубоких скважин).

При поисках месторождений полезных ископаемых используются в основном поверхностные горные выработки: копуши и расчистки на склонах, врезы, канавы, единичные траншеи по простиранию  выявленных рудных тел, единичные шурфы. В исключительных случаях (главным  образом в условиях альпинотипного горного рельефа) проходят поисковые  штольни, из которых бурят подземные  скважины. Строго лимитированного расстояния между горными выработками не устанавливается.

Протяженные и мощные зоны прожилково-вкрапленной  рудной минерализации и штокверки  вскрываются канавами на полную мощность (ширину) с расстоянием 100 — 200 м между  пересечениями. Маломощные рудные тела и жилы прослеживаются с помощью  траншей и короткометражных канав, расположенных через 50—100 м. При  значительной мощности рыхлых отложений  проходятся единичные шурфы с  рассечками глубиной до 15 — 20 м. Выходы зон минерализации, кварцевых жил, гидротермально-метасоматических и  других образований на склонах вскрываются  расчистками. Делювиальные склоновые  образования опробуются системой копушей  глубиной до 0,5 м.