Text
                    В.И.БИРЮКОВ С.Н.КУЛИЧИХИН Н.Н.ТРОФИМОВ
поиски
И РАЗВЕДКА
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ
ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством высшего и среднего специального
образования СССР в качестве учебника для геологических
специальностей средних специальных учебных заведений
МОСКВА «НЕДРА» 1987

УДК 550.8(075.8) Бирюков В. И., Куличихин С. Н., Трофимов Н. Н. Поиски и разведка ме- сторождений полезных ископаемых: Учебник для техникумов.— 3-е изд., пе- рераб. и доп. — М.: Недра, 1987.— 415 с., ил. Изложены разделы курса «Методика поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»: способы отбора проб и их обработки, приемы окон- туривания объектов разведки, определение параметров для подсчета запа- сов полезных ископаемых, основы документации и др. Третье издание (2-е изд.— 1979) дополнено сведениями о космической геологии, характери- стикой новых технических средств поисков и разведки, данными о разведке и оценке месторождений для геотехнологической разработки. Внесены уточ- нения в стадийность геологоразведочных работ и классификацию запасов полезных ископаемых. Для учащихся геологоразведочных техникумов. Табл. 35, ил. 152, список лит.— 16 назв. Рецензент; В. А. Петров, канд. геол.-мииер. наук (Всесоюзный на- учно-исследовательский институт минерального сырья) 1904050000—130 152—87 © Издательство «Недра», 1987 043(01)—87
ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее, третье издание учебника содержит основные разделы курса «Методика поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», пред- усмотренные соответствующими программами преподавания этого предмета в геологоразведочных техникумах. Учебник следует в основном содер- жанию и структуре капитального труда В. М. Крейтера, изданного в 1960 г., ч. 1, и в 1961 г., ч. 2. Авторами использованы также работы по методике разведки академика В. И. Смирнова, учебные пособия для высшей школы М. Н. Альбова, В. В. Аристова, Н. И. Буялова, А. Б. Каждана, Е. О. Погре- бицкого, В. И. Тернового, В. В. Федынского, А. А. Якжина и ряд других новейших публикации по методике и технике поисков и разведки рудных и неметаллических полезных ископаемых, месторождений нефти, газа и под- земных вод. В учебнике даны новые материалы о перспективах поисков и разведки полезных ископаемых на морском дне, а также по-новому отражены подходы к изучению объектов для геотехнологическон разработки. При этом харак- теризуются условия применения новейших методик и технических средств геологоразведочных работ. В предлагаемой книге, в отличие от других изданий, большое внимание уделено экономике минерального сырья и геологоразведочных работ; введены элементы техники безопасности; рассматриваются задачи охраны окружающей среды при геологоразведочных работах. Некоторые разделы учебника, наиболее важные для практической дея- тельности лиц среднего технического состава геологической службы, изло- жены более подробно (способы, приемы и технические средства геологораз- ведочных работ, геологическая документация, отбор и обработка проб). Дру- гие вопросы методики поисков и разведки, относящиеся главным образом к компетенции специалистов с высшим образованием, даны в учебнике кратко, без глубокого теоретического анализа (промышленные типы место- рождении, системы разведки, проблемы достоверности результатов разведки и оптимальной плотности разведочной сети, проблемы промышленной оценки месторождений н эффективности разведочных работ). Практические рекомен- дации и наставления, изложенные в учебнике, могут быть полезны для тех- ника-геолога как при полевых, так и при камеральных работах. Авторы благодарят за критические замечания и пожелания, сделанные по предыдущим изданиям, прежде всего преподавателей техникумов: Ки- ровского, Осиновского, Миасского, Саратовского, Киевского, Семипалатин- ского, Магаданского. Их советы были учтены авторами в данном издании. Тем не менее и это дополненное издание не исчерпывает всего многообразия вопросов, возникающих в процессе деятельности геолога-поисковика. Любые замечания и пожелания по дальнейшему улучшению учебника будут приняты авторами с благодарностью.
Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Народное хозяйство Советского Союза опирается на сырье- вые ресурсы страны и, в частности, на ресурсы минерального сырья, питающего все промышленное производство, энергетику и сельское хозяйство. Строительство городов и сел, путей сооб- щения и средств передвижения возможно только при использо- вании разнообразнейшего минерального сырья. Из этого сле- дует, что поиски и разведка месторождений полезных ископае- мых имеют важнейшее народнохозяйственное значение. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года уделено большое внимание дальнейшему укреплению и расши- рению минерально-сырьевой базы страны, повышению эффек- тивности и качества подготовки к освоению разведанных запа- сов полезных ископаемых. Выявление минеральных ресурсов для расширения дейст- вующих горных предприятий и строительства новых требует больших усилий. Поэтому подготовка специалистов геологов по поискам и разведке месторождений полезных ископаемых, хо- рошо знающих и любящих свое дело, является одной из перво- степенных задач учебных заведений Советского Союза. Подготовку и практическую производственную деятельность геологов-разведчиков освещает обширный цикл геологических, технических и экономических наук. Результаты этих наук, их важнейшие теоретические положения и выводы синтезируются в учении о поисках и разведке в единую систему, способствую- щую наиболее рациональному выявлению и оценке месторож- дений полезных ископаемых. Учение о поисках и разведке есть приклад- ная наука, выясняющая условия нахождения и пути наиболее эффективного выявления и оценки промышленных месторождений полез- ных ископаемых. Эта наука выросла из горного искусства и впитала в себя важнейшие достижения геологии, минерало- гии, геофизики, геохимии и других естественных наук. Она опи- рается на технические науки, с которыми связано создание технических поисковых и разведочных средств, на экономиче- ские науки ввиду решающей роли экономики в оценке промыш- ленного значения месторождений полезных ископаемых. Предметом учения о поисках и разведке (объектом исследования) являются промышленные типы месторождений полезных ископаемых. К промышленным месторождениям относятся такие природные скопления полезного ископаемого, которые технически воз- 4
можно и экономически целесообразно разрабатывать на дан- ном уровне развития производительных сил. В отличие от них непромышленными месторождениями называются минеральные природные образования, которые не могут эффективно эксплуа- тироваться на данном техническом уровне. Непромышленные месторождения не следует смешивать с резервными, тоже промышленно-ценными месторождениями, но которые нецелесо- образно разрабатывать в данное время. Минеральные образова- ния, не имеющие промышленного значения или еще не изучен- ные и не оцененные, называются рудопроявлениями, углепрояв- лениями, нефтепроявлениями и т. п. Методом учения о поисках и разведке месторождений полез- ных ископаемых является оценка в широком смысле слова. Для выяснения условий нахождения промышленного месторож- дения подвергается оценке его природная геологическая обста- новка, определяемая литолого-структурными, минералого-гео- химическими и геофизическими особенностями. Для выяснения путей и способов наиболее эффективного выявления промыш- ленных месторождений оцениваются соотношения геологиче- ских, технических и экономических данных. На основании гео- логической прогнозной оценки объекта исследования, оценки возможностей применения некоторых технических средств и эко- номики геологоразведочных работ осуществляются на практике поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Всякая оценка объекта (геологического региона, рудоносной структуры, месторождения, тела полезного ископаемого) или отдельных его элементов осуществляется на основании двоя- кого рода данных: 1) непосредственных наблюдений, измерений и определений геологических, минералогических, геохимических и геофизических показателей; 2) представлений и предположе- ний, вытекающих из аналогий о геологическом строении и фор- мах объекта, о вещественном составе и особенностях распреде- ления минеральных комплексов и химических элементов в од- нотипных природных образованиях. Поэтому в практике геологоразведочных работ наряду с непосредственным позна- нием объекта большое значение имеет метод аналогии. Этот метод как средство познания природных геологических явлений преобладает в ранний период поисков и разведки всякого ме- сторождения, он менее значителен при детальном изучении и эксплуатации месторождения, но тем не менее присущ всем звеньям геологоразведочного процесса. Конечная цель учения о поисках и разведке заключается в том, чтобы вооружить специалиста знаниями и умением, не- обходимыми для установления промышленного типа найден- ного месторождения, выбора рационального способа его изуче- ния и определения его промышленного значения. Единый процесс поисков и разведки месторождений полез- ных ископаемых делится на два вида работ целью которых является: 1) отыскание новых месторождений, т. е. поиски;
2) выяснение промышленного значения найденного месторож- дения, т. е. разведка. В современной практике геологоразведочных работ, в иссле- дованиях и подготовке специалистов произошло естественное разделение научной и производственной деятельности в сфере поисков и разведки месторождений полезных ископаемых на два направления: 1) поиски и разведка твердых полезных иско- паемых; 2) поиски и разведка жидких и газообразных полез- ных ископаемых. Благодаря своим природным особенностям, и прежде всего вследствие различных физических состояний, ме- тоды и технические средства поисков и разведок этих видов полезных ископаемых различны; по-разному осуществляется и оценка результатов разведки. Настоящий учебник предназначен для подготовки специали- стов в области поисков и разведки твердых полезных ископае- мых, поэтому основное внимание сосредоточено на теории и практике поисков и разведки этой группы месторождений. Жид- кие и газообразные полезные ископаемые рассмотрены в объ- еме, достаточном для общего ознакомления с методикой их поисков и разведки, что, кроме того, способствует более пол- ному представлению учащимися о разведочном деле в целом. В учебнике даются краткие теоретические обоснования прин- ципов, методов и систем геологоразведочных работ и более подробно изложено назначение и сущность производственных приемов и операций. КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОИСКАХ И РАЗВЕДКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Известно, что в глубокой древности люди уже использо- вали некоторые полезные ископаемые. Археологи находят всюду, где обитают люди,— в пещерах и под руинами древней- ших поселений, в египетских пирамидах и в скифских курга- нах— изделия из камня и металлов, доступных в то время че- ловеку. Вероятно, первыми видами минерального сырья, ис- пользовавшимися человеком, были глины и кремни, соли и красители, драгоценные металлы и камни. С применением бронзы, железа и других металлов пределы горного промысла значительно расширились. Его история вместе с неотъемлемой частью — историей разведочного дела — увлекательна и ро- мантична. Поиски и разведка ископаемых на Руси и в сопредельных странах Кавказа, Сибири и Средней Азии развивались с неза- памятных времен. Об этом свидетельствуют многочисленные древние выработки и предметы материальной культуры дале- кого прошлого. Скифы, обитавшие в Причерноморье, оставили в низовьях Днепра и Днестра остовы печей и шлаки, относя- щиеся к VII—VI вв. до н. э. и позволяющие судить о масштабах выплавки железа из руд, довольно значительных по тому вре- мени. Племена, занимавшие северо-восточные и восточные 6
края — курские, новгородские и ладожские земли,— задолго до образования Русского государства добывали и обрабаты- вали медные и железные руды. О «ковалях» и железных изде- лиях упоминается в древнейших памятниках русской письмен- ности: в договорной грамоте князя Игоря (945 г.), в летописи Нестора (1096 г.), в послании Даниила-Заточника, в житии Феодосия Печорского и др. Разнообразие городских и сельских ремесел, где использовались металлы и минералы, широко из- вестно по монументальным сооружениям Киевской, Новгород- ской, Владимиро-Суздальской и Московской Руси. В середине XVI в. железо, выплавляемое в царстве Московском, даже про- давалось за границу, в Англию. Русские воины издавна поль- зовались металлическими мечами и копьями, шлемами, кольчу- гами и щитами. Для обработки полей применялись сохи со стальными наконечниками. Исключительно большое значение на Руси имел соляной про- мысел. Сохранились документальные данные о добыче соли из подземных рассолов в Старой Руссе от 1363 г. Для разведки и добычи рассолов применялись буровые скважины, которые кре- пились деревянными трубами диаметром до 20 см. Старинная скважина в Тотьме достигала глубины около 250 м. Архитектурные памятники русской старины в Новгороде, Пскове, Киеве, Чернигове, Владимире, Ростове, Суздале, Смо- ленске и во многих других городах сооружены из местных строительных камней. Первоклассные мастера-строители были в то же время и опытными специалистами разведчиками нуж- ного строительного камня — Петр Мигонег (XII в.) Авдей Га- лицкий (XIII в.), Алекса с Волыни (XIII в.), Алексей Вологжа- нин (XV в.), Ермолай Новгородский и Варма Псковский (XVI в.), Федор Конь (XVI в.) и др. Чистейшие, немеркнувшие минеральные краски, открывае- мые ныне на древних иконах и кое-где на уцелевших русских и грузинских фресках XI—XII вв., добывались в Причерноморье и Коломне (охры), в Копорье (празелень), Никитовке (кино- варь). Находки и добыча слюды для окон, начатые в Карелии с XV в., приобрели известность на европейском рынке, где чи- стейшие разновидности слюды получили название «мусковита» по имени поставщика — московского купечества. В 1491 г. на р. Цильме были найдены серебряные и медные руды, что освободило Московское государство от ввоза драго- ценных металлов из чужих тогда сибирских краев. В 1584 г. в Москве был образован государев Приказ камен- ных дел, в составе которого в качестве специалистов по поис- кам и разведке месторождений полезных ископаемых действо- вали так называемые «мерщики», «дозорщики» и «рудознатцы». Рудознатцам за открытие месторождений выдавались первоот- крывательские. грамоты и денежные вознаграждения. Тогда были открыты меднорудные месторождения в Предуралье. Ми- хаил Бибиков открыл на Урале железорудные месторождения
горы Высокой, Сухоложские и Алапаевские. В 1675 г. было об- разовано Уральское золото-серебряное товарищество предпри- нимателей Галкина, Захарова и Виниуса. Землепроходец Василий Поярков в середине XVII в. отыскал серебряные и свинцовые руды в Забайкалье. В 1648 г. Анисим Михалев от- крыл около Байкала графитовое месторождение. В результате к концу XVII в. в г. Нерчинске сформировался горнопромыш- ленный центр с серебряно-свинцовым металлургическим заво- дом. Таким образом, в то время в России существовал уже до- вольно развитый горный промысел, велись поиски полезных ис- копаемых на больших пространствах страны. С преобразованиями петровского времени начала XVIII в. связано значительное расширение поисков и разведки место- рождений полезных ископаемых. В 1700 г. был учрежден При- каз рудокопных дел, который в 1718 г. был заменен новой выс- шей государственной организацией — Берг-коллегией. Одним из первых указов, подготовленных в новом учреждении, был Берг- привилегия, согласно которому всякий, кто пожелает, может заняться отысканием и разработкой горных богатств как на соб- ственных, так на чужих землях в пределах Российской империи. Тем самым недра земли определились как исключительная соб- ственность государства, отдаваемая в пользование предприни- мателям лишь на арендных началах. В 1721 г. в городах Кунгуре и Уктусе были открыты школы горных мастеров, которые в 1723 г. были переведены в г. Ека- теринбург (ныне Свердловск) и преобразованы в училище, го- товившее специалистов — горняков и разведчиков для Урала, Алтая и Сибири. Для использования зарубежного опыта в гор- ном деле приглашались специалисты из Центральной Европы. Несколько позднее, в 1773 г., в Петербурге открылось Высшее горное училище, преобразованное впоследствии в Горный ин- ститут. В ту пору общего подъема производительных сил страны расширились работы в старых горнопромышленных районах Карелии, Урала и возникли новые районы — Нерчинский и Ал- тайский. Известно, что разведка месторождений в XVIII в. про- водилась уже по некоторым определенным системам. Так, в опи- сании разведки горы Благодать (1738—1739 гг.) указано, что разведываемая площадь покрывалась регулярной сетью канав шириной в аршин и глубиной до руды, а для отбора проб на опытную плавку проходились шурфы по руде. После образования Российской Академии наук (1724— 1726 гг.) под руководством академиков П. С. Палласа и И. И. Лепехина в XVIII в. были проведены экспедиции для ис- следований Урала, Сибири, Алтая, Крыма, Кавказа, прикаспий- ских пустынь. Эти исследования дали обширный материал о бо- гатстве недр. В печатных трудах академии имеются интересные сведения о новых для того времени месторождениях и видах по- лезных ископаемых, как, например, И. К- Кириллова (1729 г.) 8
об асбесте, В. Н. Татищева (1739 г.) о нефти, отчет И. Г. Гме- лина «Путешествие через Сибирь в 1733—1743 гг.», в котором отмечены залежи железных руд на р. Ангаре, соляные рассолы на реках Лене и Вилюе, каменные угли по р. Тунгуске, железо- рудные месторождения Кондомы и Абакана. В 1734 г. издана всемирно известная Генеральная карта России, составленная И. К- Кирилловым. Особенно велик вклад М.. В. Ломоносова в развитие отече- ственной науки о полезных ископаемых, их поисках и разведке. Горному делу и геологии посвящены три его монографии: «Слово о рождении металлов от трясения Земли», «Первые ос- нования металлургии и рудокопных дел», «О слоях земных». В этих работах содержится определенная система геологических представлений, описание типов месторождений полезных иско- паемых, способов их поисков и разведок. М. В. Ломоносов впервые в истории науки обратил внимание на соотношения раз- новозрастных рудных жил, на тектонические нарушения жил и пластов горных пород; он объясняет происхождение россыпей и дает перечень поисковых признаков на коренные месторожде- ния руд; им впервые описаны способы поисков по валунам и гальке в руслах рек. К концу XVIII в. Россия занимала видное место в мире по добыче полезных ископаемых. В то время действовали 170 ме- таллургических заводов, выплавлявших до 81 тыс. т чугуна в год; годовая выплавка серебра достигала 70,5 т; в 1770 г. была начата добыча каменного угля в Донецком бассейне и был открыт Кузнецкий угольный бассейн в Сибири; впервые была добыта нефть в г. Ухте на Северном Урале в 1750 г. В начале XIX в. управление горным делом было сосредото- чено во вновь созданном Горном департаменте. С того времени наметился новый подъем горной промышленности и расшири- лись поисковые работы. Снаряжались многочисленные экспеди- ции— в 1823—1824 гг. было отправлено 19 экспедиций в раз- личные горнопромышленные районы страны. С 1825 г. в Петер- бурге начал издаваться старейший в нашей стране Горный журнал, сыгравший важную роль в популяризации задач и до- стижений поисковых и разведочных работ, охвативших в конце XIX — начале XX в. новые территории Кавказа, Сибири, Турке- станского края и центральной Азии. В этот период особенно плодотворны были исследования золотоносных и платиноносных россыпей, полиметаллических месторождений и бакинских неф- тяных структур. Большую роль в распространении геологических знаний и в направлении геологоразведочных работ сыгргГл Геологический комитет, организованный в 1882 г. Его немногочисленный со- став, возросший к 1913 г. от 7 до 64 человек, и ограниченные средства, дали тем не менее возможность начать планомерное геологическое изучение огромной территории Российской импе- рии. Руководители Геологического комитета академики 9
А. П. Карпинский и Ф. Н. Чернышов были выдающимися гео- логами, объединившими славных представителей русской гео- логии того времени: И. В. Мушкетова, И. А. Соколова, Е. С. Федорова, В. В. Никитина, К. И. Богдановича, Н. К. Вы- соцкого и др. Большая часть геологической карты Европейской России масштаба 9 верст в дюйме была выполнена к началу первой мировой войны. Детальные геологические карты, важ- ные для ведения поисков и разведок, были составлены по До- нецкому бассейну, по Криворожскому и Южно-Уральскому железорудным районам, по нефтеносным районам Кавказа и по некоторым золотоносным районам Урала и Сибири. Огром- ные инженерно-геологические исследования были выполнены на трассе Великого Сибирского железнодорожного пути. Вместе с повседневной практикой на обширных территориях и в разнообразных природных условиях развивалось и учение о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Проблемам методики и техники геологоразведочных работ впер- вые была посвящена работа И. Гавеловского (1825 г.) «О раз- ведке гор и о средствах отыскания частных месторождений». В конце XIX — начале XX в. появились обобщающие труды С. Г. Войслава «Разведка пластовых, гнездовых и жильных месторождений полезных ископаемых» (1899 г.), В. С. Реутов- ского «Поиски и разведка на золото» (1899 г.), И. А. Корзухина «Горноразведочное дело» (1908 г.) и публикации по отдельным вопросам разведочного дела Н. Псарева, А. П. Кузнецова (1908 г.), С. С. Доборжинского (1908—1911 гг.), А. К. Болды- рева (1914 г.), Г. О. Чечетта (1917 г.) и др. В 1903 г. состоялся Первый Всероссийский съезд деятелей по прикладной геологии и разведочному делу. Поиски и разведка полезных ископаемых в Советском Союзе. Советские геологи продолжают многовековую работу пытливых разведчиков недр далекого прошлого. Исключительно благопри- ятные условия для развития отечественной горной промышлен- ности после Великой Октябрьской социалистической революции способствовали небывалому размаху геологоразведочных работ в нашей стране. Советская власть полностью устранила со- циальную ограниченность в подходе к изучению и освоению недр. С образованием СССР видное место заняли как опытные геологи старшего поколения, так и множество молодых людей, стремящихся к знаниям. Прежний Геологический комитет во- шел в качестве составной части во Всесоюзный Совет Народ- ного Хозяйства (ВСНХ), а затем вновь образовался руководя- щий орган геологической службы страны в виде Комитета по делам геологии при Совете Народных Комиссаров СССР. Одно- временно была расширена подготовка кадров с высшим и сред- ним образованием для геологических организаций; в несколько раз возрос выпуск молодых специалистов по поискам и раз- ведке месторождений полезных ископаемых по сравнению с до- революционным временем. 10
В первый период восстановления и развития народного хо- зяйства Советского Союза (до второй мировой войны) трудами геологов-разведчиков была создана новая минерально-сырьевая база бурно развивающейся промышленности. Наряду с глубо- ким изучением старых горнорудных районов развернулись по- иски и разведка в новых районах — в Заполярье, Средней Азии, Казахстане, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Были открыты новые месторождения железных, марганцевых, медных, свинцово-цинковых руд, россыпи драгоценных метал- лов, угольные и нефтяные месторождения, строительные мате- риалы. Наряду с этими уже хорошо знакомыми полезными ис- копаемыми в 30-е годы были выявлены и частично подготов- лены для промышленного использования прежде неизвестные полезные ископаемые: апатиты, калийные соли, руды алюми- ния, магния, никеля, кобальта, молибдена, вольфрама, хрома, сурьмы и редких элементов. Новыми горнопромышленными районами стали: нефтеносный Волго-Уральский район, Кузнец- кий, Карагандинский и Печорский угольные бассейны, оловян- ные Забайкальский и Дальневосточный районы. К началу второй мировой войны геологическая служба СССР обеспечивала все отрасли горнодобывающей промышленности значительными запасами полезных ископаемых. Некоторые руды (марганцевые, железные) и полупродукты переработки руд (кеки, концентраты, хвосты) экспортировались за границу. Во время Великой Отечественной войны 1941 —1945 гг. гео- логическая служба сосредоточила свои усилия на выявлении ме- сторождений железа, свинца, вольфрама, никеля, кобальта. В период от Октябрьской революции до завершения Вели- кой Отечественной войны всю тяжесть разведки недр СССР приняли на себя представители старейшего поколения геологов, связавших свою судьбу с революционной Россией, и первое по- коление специалистов, воспитанных уже советской школой. Не- забываемы имена выдающихся старейших геологов и горных инженеров: А. П. Карпинского, В. А. Обручева, Б. И. Бокия, И. С. Васильева, В. И. Вернадского, А. Д. Архангельского, А. Н. Заварицкого, И. М. Губкина, Н. Г. Кассина, Н. И. Труш- кова. Среди более молодых разведчиков недр прославились: А. Г. Бетехтин, А. К. Болдырев, И. О. Брод, И. И. Горский, В. М. Крейтер, С. В. Кумпан, М. П. Русаков, С. С. Смирнов, П. М. Татаринов, А. Е. Ферсман, Д. И. Щербаков. Начали свою плодотворную деятельность в предвоенное время и приобрели широкую известность: Н. В. Барышев, А. П. Виноградов, Ю. А. Билибин, Н. И. Буялов, Ф. И. Вольфсон, Д. А. Зенков, Д. С. Коржинский, Б. М. Косов, В. Н. Котляр, А. В. Пейве, Е. О. Погребицкий, Л. В. Пустовалов, А. А. Сауков, К. И. Сат- паев, А. В. Сидоренко, В. И. Смирнов, Н. М. Страхов, М.Н. Аль- бов, В. И. Красников, Н. А. Быховер, Н. А. Хрущов и др. В 1947 г., вскоре после Великой Отечественной войны, было образовано Министерство геологии СССР с многочисленными II
подчиненными организациями, обслуживающими территории со- юзных республик, краев и областей. Ввиду широкого развития геологоразведочных работ в Советском Союзе и все возрастаю- щей помощи технически менее развитым странам геологическая служба СССР стала огромной разветвленной системой. Наряду с централизованной системой государственной геологической службы непрерывно развиваются, принимая различные формы, отраслевые геологические организации в министерствах, заня- тых разработками месторождений нефти, угля, черных, цветных, редких и драгоценных металлов, неметаллических полезных ис- копаемых. Научная, рационализаторская и изобретательская деятель- ность геологов, геофизиков, механиков, радиотехников, электри- ков, химиков и др. позволяет непрерывно совершенствовать ме- тодику и технические средства поисковых и разведочных работ. Коренным образом изменилось оснащение геологоразведочных организаций. Кроме обычных спутников геолога — горного ком- паса, лупы и геологического молотка — применяются спектро- графы, полярографические и рентгеновские установки, люмине- сцентные приборы, радиометры, магнитометры, гравиметры, потенциометры, электронные микроскопы и многие другие высо- коточные и весьма сложные приборы и агрегаты. Современные буровые установки позволяют в 2—3 раза быстрее, чем прежде, выполнять проходку скважин и достигать глубин в несколько километров. При проведении горных разведочных выработок применяются машины и агрегаты, значительно повышающие производительность труда и темпы проходки. В связи с новыми техническими средствами вошли в прак- тику и новые методы поисковых и разведочных работ: аэро- съемки, геофизические и геохимические поиски, методы опреде- ления качества полезного ископаемого без отбора проб и др. После Великой Отечественной войны появились новые гор- нопромышленные районы в Казахстане, Западной Сибири, Красноярском крае, Якутии, на Чукотке и Камчатке. Уголь и железо, медь и свинец, никель и кобальт, месторождения олова, молибдена, редких металлов удалось обнаружить в таежных дебрях и среди скалистых горных громад. Вскрыты залежи нефти и газа в пределах Западно-Сибирской низменности и в Средней Азии. Выявлены новые источники минеральных вод, дающие начало новым здравницам для трудящихся. Найдены месторождения нефти в Белоруссии и Поволжье, железных руд Курской магнитной аномалии (КМА), медноколчеданные ме- сторождения на Южном Урале. Успехи поисков и разведок месторождений полезных иско- паемых связаны с научным обобщением многовекового опыта. Эти обобщения выражаются в развитии учения о поисках и раз- ведке и всего цикла геологических наук. 12
НАЧАЛА ЭКОНОМИКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Прогресс поисков и разведки месторождений полезных иско- паемых, имеющий сам по себе беспредельные возможности, ре- гулируется и в некоторых случаях ограничивается экономикой страны. Наука об экономическом значении минерального сырья в связи с его выявлением, промышленным освоением и исполь- зованием называется экономикой минерального сырья [9]. Пред- метом этой науки является минерально-сырьевая база страны в сопоставлении с мировой минерально-сырьевой базой. Она изучает, с одной стороны, потребности в минеральном сырье раз- личных отраслей народного хозяйства и уровни развития гор- ной и перерабатывающей промышленности, а с другой — воз- можности удовлетворения потребностей выявляемыми запасами полезных ископаемых. Важнейшей особенностью минеральных ресурсов как объ- екта научного экономического исследования является их непо- вторимость, так как природные образования (месторождения полезных ископаемых) не возобновляются — минерально-сырье- вая база с течением времени истощается. В наше время из недр извлекается около 150 видов полезных ископаемых. Добытое полезное ископаемое представляет собой минеральное сырье. Чтобы получить продукт для потребления в промышленном производстве или в сельском хозяйстве, перерабатываются большие массы минерального сырья. На 1 т передельного чугуна расходуется около 2 т железной руды и 0,6 т кокса; на 1 т асбеста — 70 т горной массы; на 1 т товарной слюды—150 т забойного сырца. На 1 т цветных металлов употребляется руды: медной—100 т, никелевой — 200 т, оловянной — 300 т, танталовой — 8000 т. Поэтому и доля минерального сырья в се- бестоимости продукции, из него получаемой, весьма значи- тельна. На долю минерального сырья в себестоимости прихо- дится: в передельном чугуне 35—65 %, в цветных металлах 40— 70%, в минеральных удобрениях 80—90 %, в электроэнергии 54—69 %, в строительных сооружениях около 90 %. Мировое потребление‘минерального сырья из года в год воз- растает. За последние 25 лет потребление нефти и газа увели- чилось в 4,5 раза, железных руд — в 3 раза. За это время из недр извлечено более 30 млрд, т нефти и столько же угля, около 8 млрд, т железных руд; сотни миллионов тонн бокситов, апа- титов и фосфоритов, различных солей; десятки миллионов тонн марганца, меди, никеля, свинца и цинка; сотни тысяч тонн воль- фрама, молибдена, сурьмы и ртути. Быстро увеличивается по- требление пресной воды, в том числе добываемой из подземных источников. В СССР расход воды на одного человека в среднем достиг 300 м3 в год. Наряду с общим ростом добычи минерального сырья проис- ходят существенные изменения в значении отдельных видов полезных ископаемых. В начале прошлого века первое место по 13
Таблица 1 Доля затрат на геологоразведочные работы в общих затратах на промышленное освоение некоторых полезных ископаемых в СССР (в %) Полезное ископаемое 1961 — 1965 19G6 — 1970 1971 — 1975 1976 — 1980 1981 — 1985 Уголь 6,4 8,2 7,8 6,8 6,3 Железная руда 8,4 7,2 6,9 9,8 9,5 Медная руда 28,9 28,7 24,2 26,0 25,0 Свинцово-цинковая руда 29,4 29,7 33,5 32,0 34,5 Молибденовая и фольфрамо- 25,6 31,8 31,0 26,0 29,0 вая руда Оловянная руда 48,0 61,0 58,0 62,0 60,0 Ртутная руда 63,3 73,0 80,0 74,0 71,0 стоимости принадлежало золоту; во второй его половине в связи с индустриализацией передовых стран 70 % стоимости добытого минерального сырья приходилось на каменный уголь и железную руду. В современной мировой структуре стоимости минерального сырья на первом месте находится топливно-энер- гетическое сырье (70 %), на втором — цветные металлы (15 %), на третьем — черные металлы (8%), а золото и алмазы зани- мают четвертое место (5 %). Чтобы получить необходимое минеральное сырье, вкладыва- ются большие средства в горную промышленность и на геоло- горазведочные работы, подготавливающие минерально-сырьевую базу для промышленного освоения. Затраты на поиски и раз- ведку месторождений полезных ископаемых бывают велики от- носительно затрат на добычу минерального сырья (табл. 1) [7]. Таким образом, разведанные запасы полезных ископаемых, еще не добытые из недр, уже заключают в себе большее или Таблица 2 Ставки платы за 1 т погашенных запасов полезных ископаемых (введены с 1982 г.) Вид полезного ископаемого Ставки платы, руб. сред- ние за сверх- норматив- ные потери Каменный уголь — 0,33 Железная руда 0,16 0,25 Марганцевая руда 0,24 0,25 Хромитовая руда 0,75 0,4 Соль поваренная 0,04 0,06 Апатит—нефелиновая 0,32 0,2 руда Вид полезного ископаемого Ставки платы, руб. сред- ние за сверх- норматив- ные потери Фосфориты 0,42 0,2 Калийная соль 0,04 0,2 Сера самородная 1,54 1 Асбест 3,85 4,5 Нефть (за 1 т до- 3,3 — бычи) Торф (за 1 т добычи) 0,04 — Газ (за 1000 м3 до- 2,1 — бычи) 14
Таблица 3 Мировые цены на некоторые виды минерального сырья и продукты его переработки (в долларах) Виды минерального сырья и продукты его переработки 1950 г. 1970 г. 1975 г. 1980 г. 1985 г. Нефть 18 20 61 285 170—190 Уголь каменный 5 18,7 61,7 69,2 40—70 Железная руда (товар- 8 11 17 25 12,4—18 ная) Марганцевая руда 46 56 ПО 138 65—69 Алюминий 368 638 876 1532 960—1240 Медь 468 1271 1390 2231 1220—1330 Никель 987 2683 4566 7522 4500—5000 Свинец 283 344 474 985 320—380 Цинк 321 337 858 824 710—870 Олово 2,1 3,8 7,5 16,9 8,8—9,4 Вольфрам (в концентрате) 4,6 9,7 11,6 18 6,7—8,4 Молибден (в концентрате) 2,6 4,2 6,9 19,6 6,1—7,9 Сурьма 0,6 3,1 3,8 4 2,7—2,9 Ртуть 5 12,1 4,8 10,6 8,6—9 Уран (в солях) 34 13,4 52,3 70,2 29—55 Золото 31,9 35,9 161 612,6 300—320 Платина 99,2 120,9 152 398 270—310 Серебро 0,4 1,8 5,9 8,5 6,5—8 Алмазы 8 6 12,8 16 0,5—5 Примечание. Для нефти, каменного угля, железной н мвргвнцевой руд, алю- миния, меди, никеля, свинца и цннкв приведены цены за 1 т; для оловв, вольфраме, мо- либдена, сурьмы, ртути и урана — зв 1 кг.; для золота, плвтины и серебра — за 33,1 г; для алмазов — за I карат. меньшее количество общественно необходимого труда и, следо- вательно, обладают, наряду со своей абсолютной природной ценностью, некоторой трудовой стоимостью. Ввиду этого в Со- ветском Союзе установлен порядок возмещения затрат на раз- ведку в форме условных'величин платы за погашенные запасы полезных ископаемых, представляющие собой суммы добытого и потерянного в недрах полезного ископаемого на каждом объекте (табл. 2). При выполнении экономических расчетов по минерально- сырьевой базе страны большое значение имеет уровень цен на минеральное сырье, установившийся в мире в тот или другой период (табл. 3). Если цены на мировом рынке выше себестои- мости добычи минерального сырья в стране, то его, безусловно, целесообразно добывать своими силами. В тех же случаях, когда минеральное сырье продается значительно дешевле, чем стоит его разыскать, разведать и добыть в своей стране, не исключена возможность импорта такого дешевого сырья в об- мен на товары фабрично-заводского производства. 15
Оценка всякого месторождения полезного ископаемого зави- сит от уровня мировых цен на минеральное сырье, от качества полезного ископаемого и возможной его добычи и переработки. Выбор способа разработки месторождения определяется эко- номическими соображениями: во многих случаях открытый спо- соб разработки (карьеры, разрезы) является более дешевым в сравнении с подземными разработками (шахты); ряд место- рождений, непригодных для разработки традиционными спосо- бами, может эффективно эксплуатироваться так называемыми геотехнологическими методами в коренном их залегании — гид- равлическим, выщелачиванием, выплавкой и т. п. ПОНЯТИЕ О ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Природное многообразие полезных ископаемых и различные направления их использования представляют весьма сложную картину. В связи с этим классификация промышленных типое месторождений полезных ископаемых и соответствующая их ха- рактеристика составляют обширный предмет, еще не вполне разработанный в научно-теоретическом отношении. Тем не ме- нее представления об определенных промышленных типах ме- сторождений вошли в практику геологоразведочных работ до- вольно прочно. Промышленные типы месторождений служат основой сравнительного анализа разведочных данных, позволяя сопоставлять и оценивать объекты разведки по аналогии с им подобными, принадлежащими к тому же промышленному типу. В настоящем учебнике даются лишь общие представления о про- мышленной группировке и приводятся примеры месторождений полезных ископаемых, характеризующие некоторые важные типы. Основополагающие представления о промышленных типах месторождений полезных ископаемых изложены в трудах В. М. Крейтера [9] и В. И. Смирнова [13]. Одновременно про- мышленная типизация и соответствующая систематизация все- возможных месторождений полезных ископаемых разрабатыва- лась в практике поисков, разведок и эксплуатации, что нахо- дило отражение в различного рода инструкциях и методических пособиях по геологоразведочным работам, подсчетам запасов полезных ископаемых, системам разработки и т. п. Промышленная классификация месторождений полезных ис- копаемых основывается, с одной стороны, на их важнейших природных свойствах, а с другой — на возможностях и направ- лениях использования добываемого минерального сырья. Твер- дые, жидкие и газообразные полезные ископаемые подразделя- ются на группы соответственно общности их промышленного назначения. Ниже дается промышленная группировка различ- ных полезных ископаемых по В. ДА. Крейтеру. 1. Минеральное топливо, включающее уголь, нефть и газ. 16
2. Руды черных металлов, в число которых входят желез- ные, марганцевые, хромовые, титановые и др. 3. Руды цветных металлов, из которых получают алюминий, медь, свинец, цинк, олово, ртуть, сурьму и многие другие ме- таллы. 4. Руды драгоценных (благородных) металлов, в основном золота и платиноидов. 5. Руды радиоактивных элементов, преимущественно урана. 6. Руды, содержащие редкие и рассеянные элементы, литий, бериллий, тантал, ниобий, цирконий, редкие земли. 7. Руды для химической промышленности, среди которых наибольшее значение имеют каменные соли, фосфориты, апа- титы, сера, плавиковый шпат. 8 Руды индустриального сырья (техническое сырье) —алма- зоносные кимберлиты, асбесты, тальк, графит, оптические ми- нералы и др. 9. Флюсы и огнеупоры для металлургической промышленно- сти, представленные известняками, доломитами, магнезитом, кварцем, глинами. 10. Строительные материалы — бутовый и облицовочные камни, гравий и песок, известняки и глины. И. Подземные воды, среди которых различаются источники питьевого, технического водоснабжения и минеральные источ- ники. Внутри этих групп выделяются природные типы месторож- дений по комплексу признаков. В. М. Крейтер в качестве при- знаков промышленного типа принял формы, размеры, качество и условия залегания тел полезных ископаемых, поскольку они оказывают решающее влияние на способы разработки и мето- дику разведки месторождений. В. И. Смирнов при промышлен- ной группировке рудных месторождений подчеркивал признаки: генетический класс, определяющий природу месторождения; структуру месторождения, влияющую на его формы; веществен- ный состав руд, являющийся основой их качества, и состав вме- щающих горных пород. Промышленным типом месторождений по- лезных ископаемых называются природные геологические тела, подобные по основным их свойствам — качеству, формам, размерам и условиям залегания, удовлетворяющим тре- бованиям горной и перерабатывающей про- мышленности. Среди множества различных проявлений полезных ископае- мых лишь небольшая их часть может стать промышленными объектами. Принято условно спшют» иремышленн^т-уакой-т^п месторождений, который дает, не менее 1 % мировой добы-чи того или другого минерального-сырья. ....... Каждая из названных выше промышл‘_енйь)£ груТгп включает значительное число природных тйпоН''месторождений, Вслед- 17
ствие чего общая классификация насчитывает сотни типов. С развитием горной и перерабатывающей промышленности пре- терпевает изменения и промышленная классификация место- рождений полезных ископаемых. Некоторые типы месторожде- ний утрачивают свое прежнее значение или оказываются исчер- панными (богатые рудные жилы меди и свинца, драгоценные камни). В то же время вовлекаются в отработку месторожде- ния новых, ранее не добывавшихся полезных ископаемых. Так, с возникновением потребностей в минеральных удобрениях, ра- диоактивном сырье, редких элементах появились новые про- мышленные типы месторождений апатита, урана, редкометаль- ных руд. Промышленная значимость различных типов месторождений неодинакова и измеряется в основном двумя показателями: 1) долей запасов полезного ископаемого в данном типе относи- тельно мировых запасов этого полезного ископаемого; 2) долей добычи минерального сырья из месторождений, принадлежа- щих к данному типу, относительно мировой добычи такого ми- нерального сырья. При этом в разных странах значение одного и того же промышленного типа месторождений может быть большим или меньшим ввиду того, что отдельно взятая страна, как правило, не обладает всеми типами месторождений полез- ных ископаемых. Исключением является Советский Союз, где находятся почти все известные в мире промышленные типы ме- сторождений. Требования к качеству и количеству полезного ископаемого определяются в каждом конкретном случае исходя из горнотех- нических, технологических и экономических условий предпола- гаемой эксплуатации месторождения. Эти требования выража- ются в соответствующих кондициях, начиная с раннего периода изучения месторождения (оценочные кондиции) и до подготовки объекта к промышленному освоению (промышленные условия). Твердые полезные ископаемые Месторождения угля, занимающие обычно обширные терри- тории (бассейны), довольно разнообразны по качеству и усло- виям залегания. Крупнейшие угольные месторождения представлены много- пластовыми угольными свитами или мощными буроугольными отложениями. Месторождения этих двух промышленных типов заключают многие миллиарды тонн угля и дают более поло- вины добываемого в мире твердого минерального топлива. Месторождения каменного угля различаются по назначению и прежде всего среди них выделяются коксующиеся угли. Так, тип каменноугольных месторождений по своим качественным признакам разделяется на подтипы углей для энергетического топлива, для технологического топлива (кокс), для химической переработки (жидкие и летучие продукты). Эти качественные 18
Рис. 1. Геологический разрез Восточно-Ингулецкой синклинали в Криво- рожье (по Я- Н. Белевцеву). / — третичные и четвертичные отложения; 2 — углистые кварц-серицитовые сланцы? 3 — охристые кварц-серицитовые сланцы; 4 — магиетит-силикатиые сланцы; 5—мета- песчаиики и кварциты; 6 — брекчии и конгломераты; 7 — железорудные залежи; 8 — железистые роговики и джеспилиты; 9 — тектонические нарушения. Цифрами обозначена глубина скважин, м признаки вместе с характерными условиями залегания уголь- ных пластов (свит) дают определенную характеристику типа (подтипа). Руды черных металлов — железа, марганца, хрома, ти- тана— в качестве попутных компонентов содержат ванадий, германий, иногда никель, кобальт и др. Самые крупные месторождения железных руд принадлежат к трем промышленным типам: 1) пластовые и пластообразные гематит-магнетитовые залежи среди железистых кварцитов (рис. 1); 2) пласты гематит-сидерит-шамозитовых руд среди прибрежно-морских отложений; 3) штокообразные и плитооб- разные залежи магнетитовых руд со скарнами в толщах оса- дочно-эффузивных пород. В этих типах находится около 70 % мировых запасов железных руд. Они дают примерно 80 % об- щей мировой добычи этих руд. Месторождения окисных марганцевых руд представляют со- бой протяженные рудные пласты среди прибрежно-морских отложений. Половина мировой добычи марганца поступает из месторождений этого типа. Наиболее значительные промышленные месторождения ти- тановых руд принадлежат к типу древних россыпей и титано- магнетитовым залежам в ультраосновных массивах. Перспективным промышленным типом являются месторож- дения железомарганцевых конкреций на дне океана. Хотя они залегают на больших глубинах от водной поверхности, но уже считается возможной разработка таких месторождений. Ре- сурсы железомарганцевых конкреций в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах огромны — исчисляются в прогнозах многими десятками миллиардов тонн. Месторождения занимают площади от 100 до 10000 км2. Кроме железа конкреции содер- 19
Рис. 2. Геологический разрез полиметаллического месторождения. / — современные отложения; 2 — углисто-глинистые и хлоритовые сланцы; 3 — серицит- хлоритовые сланцы; 4 — известняки; 5 — расслаицованные диабазы и порфириты; 6 массивные сульфидные руды; 7 — вкрапленные сульфидные руды; 8 — тектонические нарушения 20
Рис. 3. Схематическая геологическая карта меднорудного штокверка (по 3. А. Васильевой). /— кварцевые порфиры; 2 — известняки; 3 — сиенит-диориты; 4— сиениты; 5 — грано- диорнт-порфиры; 6 — габбро; 7 — липаритовые порфиры; 8 — разломы дорудные; 9 — альпийские сбросы; /0 — кварцевые жилы; // — рудное тело жат до 27 % марганца и доли процента никеля, меди и ко- бальта. Руды цветных и драгоценных металлов принадлежат ко многим разнообразным, преимущественно комплексным место- рождениям, содержащим два-три и более полезных металлов. Комплексные месторождения медистых сланцев кроме меди содержат серебро, молибден и другие рассеянные металлы. Обильны и богаты никелем, медью, кобальтом, платиноидами сульфидные залежи в ультраосновных породах, образующие тип так называемых медно-никелевых месторождений. Широко распространен тип колчеданных полиметаллических залежей в метаморфических и эффузивно-осадочных толщах, содержа- щих свинец, цинк, медь, золото, серебро, индий, кадмий, гал- лий, германий и др. (рис. 2). Тип штокверковых месторождений меди с молибденом, золотом, рением характерен огромными рудными телами, хотя и небогатыми по содержанию полезных компонентов (рис. 3). Перечисленные типы месторождений дают большую часть добываемых в мире меди, никеля, свинца, цинка, молибдена и заключают в себе основную массу этих металлов. Также значительна попутная добыча из названных месторож- дений золота, серебра и некоторых рассеянных элементов. 21
Рис. 4. Разрез по оси штольни 4 на оловянно-полиметаллическом месторож- дении Хрустальном (по В. П. Полохову). / — рудные жилы; 2 — тектонические нарушения; 3— штольня и ее номер; 4 — сква- жина Кроме таких типов месторождений, руды которых содержат разнообразные сочетания металлов, существуют крупные про- мышленные месторождения практически однокомпонентных руд, к которым относятся месторождения медистых песчаников, золотоносных конгломератов и многие россыпи. Л1ировой известностью и долголетием своего существования характерен тип медистых песчаников, распространенных в Аф- рике и в СССР. Залегающие среди метаморфических толщ огромные свиты конгломератов, распространенные на обширных территориях Африки, несут золотое оруденение, иногда с ураном. Этот наи- более продуктивный тип золоторудных месторождений вместе с другим типом золотоносных кварцевых жил составляют глав- ные ресурсы рудного золота в мире. Два названных типа дают более половины мировой добычи золота. Большую роль играет также третий промышленный тип — золотоносные россыпи. Ведущим промышленным типом месторождений олова яв- ляются оловоносные россыпи, заключающие 60 % мировых за- пасов оловянного камня. Большое значение имеют также оло- вянно-полиметаллические жилы в эффузивно-осадочных мета- морфизованных толщах (рис. 4). Наиболее значительными месторождениями киновари явля- ются линзообразные и неправильные залежи вкрапленных руд среди песчаников и сланцев. Основными источниками алюминия служат крупные пласто- образные залежи бокситов среди пестроцветных пород коры выветривания и пласты моногидратных руд, залегающие на ри- фогенных известняках. 22
Кроме перечисленных наиболее значительных промышлен- ных типов, месторождения цветных и драгоценных металлов с рассеянными в них редкими элементами образуют много дру- гих типов, представленных разнообразными рудными жилами и залежами преимущественно медных, никелевых, свинцово-цин- ковых, золотых, вольфрамовых и молибденовых руд. Большин- ство этих сравнительно небольших месторождений ценно своими высокими концентрациями рудного вещества. Но вследствие не- больших размеров такие месторождения обладают малыми за- пасами руд и, следовательно, промышленные типы жильных месторождений цветных металлов и золота заключают в себе меньшую долю запасов руд. Обычно они составляют и меньшую долю в добыче минерального сырья. Предполагается наличие нового промышленного типа место- рождений цветных металлов на морском дне. В восточной части Тихого океана обнаружен ряд столбообразных рудных скопле- ний высотой до 35 м и до 5 м в поперечнике, состоящих из сфа- лерита, пирита и марказита. В них содержится: железо 17— 44%, цинк 20—42 %, первые проценты меди и доли процента свинца, серебра и кадмия. Илы Красного моря содержат медь до 3 %, цинк до 10 %, серебро и золото. Руды радиоактивных элементов. Залежи ураноносных кон- гломератов, песчаников и сланцев обладают наиболее крупными запасами руд, но обычно небогатых. Обособленный промышлен- ный тип составляют рудные жилы, содержащие высокие кон- центрации урана и, кроме того, никель, кобальт, серебро, вис- мут, иногда медь и молибден или флюорит. Эти важнейшие типы месторождений дают большую часть современней добычи урана. Ведущим промышленным типом месторождений тория являются современные и погребенные россыпи монацита. Важным источником редких элементов — бериллия, лития, ниобия и тантала — являются пегматитовые жилы и грейзено- вые зоны в гранитоидах. В них находятся совместно несколько редких элементов и иногда в извлекаемых количествах содер- жатся вольфрамит, молибденит, а в грейзенах — касситерит. Та- ким образом, редкометальные пегматиты обычно являются ис- точником комплексных руд. Прибрежно-морские россыпи с цирконом, монацитом и ру- тилом представляют собой главный промышленный тип редко- земельных месторождений, который дает большую часть добы- ваемого в мире циркония, редкоземельных элементов и, кроме того, золото, ильменит и касситерит. Пластообразные залежи в стратифицированных щелочных интрузивных массивах с лопаритом и редкоземельными минера- лами составляют важнейший промышленный тип месторожде- ний редких элементов. В них содержатся: V, La, Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Gb, Tb, Dy, Ho, Er, Tn, Yb, Lu. К перспективному промышленному типу месторождений нио- бия и редких земель относятся крупные массивы карбонатитов. 23
Рис. 5. Схематическая геологическая карта Се- верного участка место- рождения асбеста (по П. М. Татаринову). 1 — дайки аплитов и дио- ритов; 2 — габбро; 3 — пн- роксениты, 4 — перидотиты; 5 — тальковые породы; 6— серпентиниты с прожил- ками асбеста; 7—серпен- тиниты с мелкой сеткой ас- бестовых прожилков; 8~ перидотиты с «оторочен- ными жилами» асбеста; 9 ~ серпентиниты расслан- цованные с асбестом; 10 — серпентиниты массивные Руды индустриального сырья исключительно многообразны. Они являются источником минерального сырья многих отрас- лей промышленности. Соответственно данная группа состоит из промышленных типов различных минеральных месторождений, из которых лишь отдельные приводятся здесь в качестве при- меров. Графитизированные угольные пласты среди метаморфиче- ских толщ представляют промышленный тип графитовых место- рождений, характеризующихся скрытокристаллическим состоя- нием полезного минерала. Жилы и линзы кристаллического гра- фита являются другим промышленным типом этого полезного ископаемого, составляющим вместе с первым основные ресурсы графита в мире, используемого в нескольких отраслях промыш- ленности. Крупные жильные зоны хризотил-асбеста в серпентинитах (рис. 5) и жилы антофиллит-асбеста среди метаморфических толщ принадлежат к двум различным промышленным типам месторождений асбеста. Эти два промышленных типа дают все минеральное сырье как для асботекстильной промышленности, так и для производства различного рода огнестойких изделий и изготовления улучшенных строительных материалов. Ведущие промышленные типы месторождений слюды пред- ставлены пегматитовыми жилами с мусковитом и жилами или гнездами флогопита в гнейсах и кристаллических доломитах. Для месторождений алмазов характерны два промышлен- ных типа: 1) россыпи; 2) кимберлитовые трубки. Промышленные месторождения оптических минералов обра- зуют несколько типов. Наибольшее значение имеют кварцевые жилы в массивах гранитоидов и среди кварцитов (рис. 6), 24
гнезда флюорита и исланд- ского шпата в пустотах карбо- натных горных пород. Руды для химической про- мышленности заключены в не- скольких промышленных ти- пах крупных месторождений солей и фосфатов. В эту группу входят также менее значительные типы месторож- дений стронция, бора, серы, барита, селитры, квасцов и др. Среди множества место- рождений ископаемых солей выделяются два промышлен- ных типа: 1) мощные свиты пластов калийных и магнези- альных солей в песчано-гли- нистых отложениях, с кото- рыми связаны рассеянные эле- менты (бром, рубидий и др.); 2) штокообразные и линзооб- разные деформированные пла- стовые залежи калиевых и натриевых солей в сложнодис- лоцированных осадочно-мета- морфических толщах. Не исключена возможность Рис. 6. Обнажение штокверкообраз- ного кв а рц-хру сталеносного тела ме- сторождения горного хрусталя (по А. И. Захарченко). / — кварцитовидный песчаник; 2— мра- мор; 3 — жильный кварц с хрусталенос- ными погребами н заиорышами; 4—ан- керит появления и нового типа место- рождений, представленных фосфорсодержащими конкрециями, обнаруженными во многих местах океанского дна. Строительные и флюсовые материалы заключаются в масси- вах и толщах как изверженных, так и осадочных горных пород, пригодных для выработки строительных элементов, гончарно- черепичного производства и производства цемента или для до- бавок в металлургическом процессе. Для тех и других целей используются в основном пески, глины, известняки, доломиты, ломаные камни, но с несколько различными требованиями к хи- мическому составу и физическим свойствам. Важнейшими промышленными типами месторождений этой группы являются: 1) пласты глин; 2) пласты и линзы кварце- вых песков; 3) пласты сливных кварцитов; 4) пласты и массивы известняков; 5) пласты и линзы доломита; 6) пласты и линзы магнезита; 7) линзообразные залежи мела; 8) пласты гипсов. Эти промышленные типы дают огромные массы минераль- ного сырья и обладают практически неисчерпаемыми запасами его в недрах. Нередко можно встретить комплексные месторож- дения строительных материалов, когда на одном и том же уча- стке сосредоточены ископаемые, относящиеся к разным промыш- ленным типам. 25
Кроме перечисленных важнейших промышленных типов ме- сторождений строительных материалов имеются и другие типы месторождений, используемых в современной строительной и металлургической промышленности. Таковы, например, место- рождения облицовочного камня (мраморов, туфов, гранитов, габбро,порфиритов) или формовочных материалов для литей- ного производства и т. п. Объектами для геотехнологических разработок могут слу- жить как целые месторождения, непригодные для традиционных способов разработки, так и части различных месторождений (забалансовые участки, целики), а также скопления ранее до- бытого полезного ископаемого (отвалы, закладка, хвосты обога- тительных фабрик). Такие объекты подразделяются в зависимо- сти от технологических методов их разработки; а) рыхлые отложения с нерастворимыми полезными ми- нералами, извлекаемыми гидравлическим способом (золото, окислы железа, вольфрама, олова, редких элементов); б) различные горные породы с растворимыми полезными минералами, извлекаемыми путем выщелачивания или полного растворения из недр или отвалов (соли, сульфаты, сульфиды); в) горные породы с легкоплавкими полезными минералами, извлекаемыми путем нагревания до расплавления из недр или отвалов (самородная сера, битум, озокерит); г) горные породы с возгоняемыми полезными компонентами из минеральной массы путем ее нагревания с последующим улавливанием полезных компонентов в газообразном виде (из углей, сланцев, ртутных руд). Жидкие и газообразные полезные ископаемые Подземные воды как месторождения полезных ископаемых можно подразделить на три промышленных типа: 1) грунтовые воды, залегающие неглубоко от дневной поверхности; 2) арте- зианские воды, залегающие в дислоцированных толщах, обычно на больших глубинах; 3) минеральные воды преимущественно трещинного происхождения, образующие целебные источники. Грунтовые воды занимают обширные площади среди осадоч- ных отложений, их ресурсы оцениваются по величине речного стока, обычно различного в разных частях региона (рис. 7). Артезианские воды приурочены к скальным породам, но иногда встречаются и среди рыхлых четвертичных отложений. Послед- ний промышленный тип — минеральные воды — слагается из не- скольких подтипов, различаемых по составу растворенных в воде элементов и соответственно имеющих разное назна- чение. Рассолы, служащие источниками получения легкораствори- мых природных солей и других соединений, используются про- мышленностью в ограниченных масштабах. Они могут быть подразделены условно на два промышленных типа: 1) рассолы 26
Рис. 7. Карта грунтового стока в реки на территории Днепровско-Донец- кой впадины (по П. П. Климентову). Средний годовой сток (в мм слоя): 1 — более 80, 2 — от 80 до 70, 3 — от 70 до 60, 4 — от 60 до 50, 5 — от 50 до 40, 6 — от 40 до 30, 7 — от 30 до 20, 8 — от 20 до 10, 9 — менее 10 пересыщенных водоемов (высыхающие озера); 2) подземные рассолы, содержащие галоидные и сульфатные соединения. Нефть находится в различных природных средах, и ее ме- сторождения отличаются многообразием форм, условий залега- ния и качества. Важнейшими промышленными типами нефтяных месторождений являются две группы, существенно различаю- щиеся по условиям залегания: 1) нефтяные залежи в пологих слоистых структурах слабо деформированных свит песчано- глинистых отложений, преимущественно на платформах; 2) неф- тяные залежи в интенсивно дислоцированных с разрывами осадочно-метаморфических толщах, в складчатых областях. Последние преобладают в Бакинской нефтеносной области. Там отдельные месторождения нефти связаны с различными склад- ками. Среди них многие месторождения осложнены разрыв- ными нарушениями (рис. 8); меньшее значение имеют место- рождения нефти, связанные с моноклинальным спокойным за- леганием слоев. Газы, заключенные в земной коре, разнообразны — от про- стейших элементарных газов до сложных газообразных органи- ческих соединений. На современном уровне развития техники промышленными являются только горючие газы, которые при- надлежат к двум основным промышленным типам: 1) чисто 27
Рис 8 Месторождения нефти с глубоко размытой про- дуктивной свитой в своде антиклинальной структ) ры, осложненной разрывным нарушением (по Б К Ба- базаде) Цифры — гл} бина скважин м газовые месторождения в разнородных по проницаемости оса- дочных толщах, 2) газонефтяные месторождения, где газ со- держится или в смешанном с нефтью состоянии, или раздельно в пределах газонефтеносной геологической структуры. Особый промышленный тип нефтяных и газовых месторож- дений по условиям их залегания представлен объектами, нахо- дящимися в морских бассейнах. ПРИНЦИПЫ ПОИСКОВЫХ И РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ Принципы поисков и разведки месторождений полезных ис- копаемых выработаны вековой практикой Они базируются на геологической основе, и прежде всего на геологоструктурных представлениях о различных промышленных типах месторожде- ний полезных ископаемых С другой стороны, учение о поисках и разведке руководствуется народнохозяйственной целесообраз- ностью, которая также лежит в основе рассматриваемых ниже пяти принципов разведки. Принцип полноты исследования выражается в необходимости освещения с большей или меньшей детально- стью всего месторождения. Частичная разведка какого-либо участка месторождения не может считаться полноценной, так как не дает представления о масштабах месторождения и пер- спективах ею использования. Для проектирования эксплуата- ции месторождения и для нормальной деятельности горного предприятия всегда необходимо иметь хотя бы приближенное 28
представление о месторождении в целом Отсюда вытекает пер- вое требование принципа полноты исстедования — оконтурива- ние всего месторождения Такое оконтуривание очень крупных месторождений (бассейнов) может вначале выполняться при- близительно по общим геологическим и геофизическим дан- ным Второе требование принципа полноты исследования заклю- чается в обязательном полном пересечении изучаемого тела полезного ископаемого разведочными выработками Только при этом условии можно установить мощность тела, элементы его залегания, распределение различных типов и сортов полезного ископаемого в его пределах и правильно определить величину их запасов Третье требование состоит в том, что месторождение дол- жно изучаться комплексно, так как большинство месторожде- ний в пределах одной и той же площади или вблизи ее содер- жит различные полезные ископаемые, а руды большей части месторождении обладают несколькими полезными компонен- тами, в том числе редкими и рассеянными элементами Кроме того, в пределах месторождения наряду с промышленными за- пасами полезного ископаемого обычно имеются непромышлен- ные, но которые могут быть использованы в будущем Попут- ное изучение и выявление таких временно непромышленных полезных ископаемых в большинстве случаев также целесооб- разно Окружающие горные породы следует изучать как воз- можные строительные материалы Участок месторождения дол- жен быть исследован в отношении его гидрогеологических и ин- женерно-геологических особенностей Принцип последовательных приближений заключается в последовательном изучении объектов по стадиям, на которые делится геологоразведочный процесс Такое изуче- ние месторождения диктуется тем, что получить сразу все необходимые сведения о месторождении с достаточной достовер- ностью практически невозможно, особенно по крупным и слож- ным месторождениям Поэтому в силу естественной необходи- мости разведка разделяется на стадии, в каждую из которых месторождение или его части изучаются с различной все возра- стающей детальностью С 1984 г в СССР установлено подразделение геологоразве- дочного процесса на следующие стадии 1 Региональное геологическое изучение территории СССР 2 Геологосъемочные работы масштаба 1.50000 (1:25000) с общими поисками 3 Поисковые работы. 4 Поисково-оценочные работы. 5 Предварительная разведка 6 Детальная разведка 7 Доразведка месторождения. 8 . Эксплуатационная разведка. 29
Принцип равномерности (равной достоверности) следует из необходимости более или менее равномерного ос- вещения объекта изучения. Если бы разведочные выработки были сосредоточены на одном участке месторождения, а дру- гие участки ими не были затронуты, то правильного представ- ления о формах, размерах и условиях залегания месторожде- ния получить бы не удалось. Ясно также, что если бы на одном участке месторождение было опробовано, а на других качество полезного ископаемого не изучалось, то получить правильное представление о качестве и количестве полезного ископаемого, а также распределении его типов и сортов в пре- делах месторождения было бы невозможно. Принцип равномерности предусматривает более детальные исследования сложных частей месторождения и менее деталь- ные— простых участков, чем достигается примерно одинако- вая достоверность результатов по всему объекту разведки — по месторождению или его части. Принцип равномерности выражается в следующих требо- ваниях: а) равномерное освещение разведочными выработ- ками месторождения или его частей, находящихся в одной и той же стадии разведки; б) равномерное распределение пунк- тов опробования в разведочных выработках; в) применение на разных участках месторождения технических средств, дающих соизмеримые результаты; г) применение равнозначных мето- дик исследования вещества. Принцип наименьших трудовых и мате- риальных затрат требует, чтобы количество разведочных выработок, проб и объемы других видов исследований были минимальными, но достаточнами для решения задач раз- ведки. Неоправданно густые сети разведочных выработок на ранних стадиях разведки, большое количество проб и других исследований, превышающее тот минимум, который позволяет решить задачи данной стадии разведки, являются излишест- вами. Так возникает переразведка месторождения или его части, вызывающая излишние затраты средств вопреки прин- ципу наименьших затрат. Применение этого принципа служит делу большой государственной важности — делу экономии. Принцип наименьших затрат времени заключа- ется в требовании проведения разведочных работ в кратчай- шие сроки. Ввиду этого фронт геологоразведочных работ должен быть по возможности более широким. Это достига- ется одновременным введением в работу наибольшего числа разведочных станков и других агрегатов, проходкой одновре- менно максимального числа разведочных выработок (если их заложение не зависит от результатов соседних выработок и скважин), соблюдением оперативных планов и графиков ра- боты. Этот принцип приобретает особое значение при разведке дефицитных полезных ископаемых. Каждый геолог-разведчик должен уметь анализировать 30
природные геологические закономерности и правильно соче- тать с ними требования принципов разведки. Тогда прин- цип полноты исследования и принцип наименьших материаль- ных трудовых затрат в сочетании позволяет найти важные для практики значения необходимой и достаточной полноты иссле- дования, оптимальных разведочных сеток, интервалов опробо- вания и т. п. Принцип последовательных приближений вместе с принципом минимальных затрат времени в каждую стадию позволяет наиболее экономично вести разведку в целом. Все пять принципов одинаково относятся как к собственно разведочным работам на уже обнаруженном месторождении, так и к поисковым работам, им предшествующим. Нет сомне- ний в том, что всякие объекты в геологоразведочном про- цессе— геологический регион или отдельная геологическая структура, перспективный участок, где предполагается место- рождение полезного ископаемого, равно как и само обнару- женное месторождение или его часть — должны быть изучены полно, в определенной последовательности, равномерно, экономично и быстро. В этом и состоит суть названных принципов.
Глава 2 ПОИСКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Поиски — это комплекс работ, направленных на обнару- жение и перспективную оценку полезных ископаемых. При- ступая 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 про- мышленных месторождений полезных ископаемых. В самом деле, в результате поисков среди массы проявлений полез- ных ископаемых должны быть выделены те, которые пред- положительно могут иметь промышленное значение и за- служивают разведки. Искать месторождения надо там, где имеется благоприят- ная геологическая обстановка для обнаружения тех или иных полезных ископаемых. Учение о полезных ископаемых дает возможность прогнозировать открытие месторождений. Прогнозирование предшествует началу поисковых работ и со- ответствующим образом их направляет. Оно опирается на весь цикл геологических наук и на мировой опыт промышленного освоения всевозможных месторождений полезных ископа- емых. Ответ на вопрос «как искать?» находится в установлен- ной последовательности поисковых работ и в рациональном применении комплексов поисковых методов. •1 В начальную стадию геологоразведочного процесса про- водится комплексное геологическое изучение территории. Наземные геологосъемочные работы выполняются с учетом данных геофизических исследований, снимков территории с са- молета и с космических кораблей. Главная задача исследо- ваний на этой стадии состоит в выяснении геологического строения территории и научном прогнозировании относи- тельно всех возможных в данном геологическом регионе по- лезных ископаемых. В районах, имеющих перспективу от- крытия месторождений на больших глубинах, в нижних геолого- структурных этажах, производится глубинное геологическое картирование какого-либо среза земной коры, например, карти- рование древних отложений фундамента Русской платформы, покрытых толщами более молодых отложений. Это осуществля- ется при помощи бурения структурно-картировочных скважин и геофизических исследований. Все выявленные в процессе гео- логической съемки полезные ископаемые фиксируются, уста- навливаются их связи с геологическими комплексами и струк- 32
турами, прогнозируется распространение выявленных полезных ископаемых в пределах изучаемой территории. Следующие стадии геологоразведочного процесса заклю- чаются в проведении специализированных поисков на опре- деленные полезные ископаемые. Выполняются работы, целью которых является установление перспективных площадей. Затем могут быть проведены более детальные поиски, если в начальный период не удается обнаружить предполагаемые проявления полезного ископаемого; они представляют собой комплекс поисковых работ, сосредоточенных на ограничен- ной перспективной площади, где наиболее вероятна находка месторождения. fB конечный период поисков выполняются поисково-оценочные работы (прежде эти работы назывались поисково-разведочные), проводимые с целью прослеживания и оконтуривания выходов полезного ископаемого по поверхно- сти, вскрытия их на некоторую глубину единичными скважи- нами или шурфами и первоначальной оценки возможных пер- спектив выявленного нового месторождения с частичным опре- делением запаса полезного ископаемого по категории С2. Таким образом, чтобы найти промышленное месторожде- ние, необходимо последовательно изучать перспективные гео- логические структуры: зоны и массивы горных пород; пло- щади, на которых выявлены минералогические, геохимиче- ские и геофизические аномалии; участки, где обнаружены проявления полезных ископаемых. В настоящее время место- рождения, выходящие на дневную поверхность, с каждым го- дом встречаются все реже. Поиски распространяются на все большие глубины. Это вызывает необходимость совершенст- вовать методы поисков и разрабатывать новые. Важным фактором, оказывающим влияние на методику поисков, на комплексирование методов и выбор технических средств, являются условия залегания месторождений. В этом отношении важно различать месторождения выходящие на поверхность и скрытые, а среди последних — слепые и по- гребенные, т. е. никогда не выходившие на дневную поверх- ность и прежде обнажившиеся на поверхности, но впослед- ствии перекрытые поздними отложениями. Поиски таких глу- бокозалегающих скрытых месторождений возможны благодаря тому, что каждое из них образует вокруг поле, соответствую- щее его минералогическим, химическим или физическим свой- ствам. Это дает основание для применения глубинных геофизи- ческих и некоторых геохимических методов поисков. Глубина поисков определяется достигнутой глубиной раз- работки месторождений полезных ископаемых. Большинство ме- таллических 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 прово- дится до глубин 1,5,—2 км. Геологи-нефтяники бурят обыч- 2 Заказ № 2791 33
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 Пьезокварца, слюды, графита, Геологические, гор но- Минералогические, II геологическими и неотчетливыми минеральными, геохимическими и геофизическими аномалиями Месторождения с отчетливыми магнезита, углей, огнеупоров, керамических и строительных материалов Россыпные: золота, платины, буровые Геологические, минера- геохимические, гео- физические Геофизические III геологическими, минеральными и геохимическими аномалиями Месторождения с отчетливыми касситерита, алмазов, минералов титана; лимонитовых и сидери- товых руд; марганцевых руд; руд силикатного никеля; свин- цово-цинковых, медных, сурьмя- ных, ртутных низкотемператур- ных эндогенных руд; фосфори- тов, солей, серы флюорита, ас- беста, талька, корунда Магнетитов, хромитов; руд ура- логические, геохимиче- ские, горно-буровые Геологические, один из Геофизические, гео- IV геологическими и простыми гео- физическими аномалиями Месторождения с отчетливыми на, бора, барита, каменных уг- лей (угленосные структуры) Богатых железных руд типа геофизических, горно- буровые Геологические, ком- химические, мине- ралогические Минералогические, V геологическими и сложными гео- физическими аномалиями Месторождения с отчетливыми комплексными геологическими, минеральными, геохимическими и геофизическими аномалиями КМА, бокситов Погребенных аллювиальных рос- сыпей; руд никеля, меди, свин- ца, цинка, олова, вольфрама, мо- либдена, бериллия, ниобия, тан- тала, редких земель в эндоген- ных месторождениях плекс геофизических, горно-буровые Геологические, минера- логические, геохимиче- ские, геофизические геохимические
пые поисковые скважины до 5—6 км, а в пределах особенно богатых нефтеносных бассейнов бурение достигает глубин 8—9 км. Понятие о геологических, минералогических и геохимиче- ских полях и аномалиях дает возможность группировать месторождения твердых полезных ископаемых по характеру первичных аномалий для целей поисков соответствующих месторождений (табл. 4). Эта группировка позволяет выби- рать рациональные системы поисковых работ. При поисках важно не только обнаружить полезное ископаемое, но и дать геолого-экономическую оценку откры- тия. Обычно из 200 рудопроявлений только одно имеет про- мышленный интерес. Понятие «промышленное» или «непро- мышленное» месторождение является условным, так как оно зависит от требований, предъявляемых к минеральному сырью. Эти требования изменяются по мере развития тех- ники, в результате чего непромышленное месторождение со временем может стать промышленным. Это следует учиты- вать при оценке новых открытий. ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ Под поисковыми критериями (некоторые ученые поль- зуются термином «предпосылки») понимаются геологические факты, которые прямо или косвенно указывают на воз- можность обнаружения того или иного полезного ископае- мого в данном районе. Наиболее важное значение имеют критерии: климатические, стратиграфические, фациально-ли- тологические, структурные, магматогенные, метаморфогенные, геохимические, геоморфологические и геофизические. Климатические критерии указывают на связь климатиче- ских условий и процессов минералообразования и определя- ются особенностями осадкообразования и осадконакопления на больших территориях.'(рис. 9). Зоны влажного климата (гумидные) благоприятны для образования . россыпных месторождений золота, платины, ал- мазов, и ряда тяжелых металлов, а также месторождений бокситов, каолинов, железных, марганцевых руд и углей. В зонах засушливогд климата (аридного) можно предпо- лагать образование осадочных руд меди, свинца, цинка, гипса, галита, калийных солей, флюорита, боратов, брома. В пустыне на побережье Каспийского моря в специфических условиях происходит образование мирабилита, выпадающего из морской воды. Н. М. Страхов указывает, что, очерчивая для каждого отрезка геологического времени пролегания гумидных или аридных зон, мы тем самым выделяем на поверхности земли области, которые в то время были благоприятны для формиро- вания химической коры выветривания и образования опреде- 2* 35
a Доломит. СаСОсодержание __^пТТПГ||Т|)Т^ нларн 1 МП-Л^Г/Ц- ? .. i« .ТГ j. ^-г~Т~г~г~—' Р- нларн *=Т Т Т ft-нларн ? MRSB! А1,0_-нларн ^тленен- й ный кон- \Лазума/1 яимехт яма Шолофобая зона _____ /4~ -Н^\ и+\ z + А $ z + i- v- "И Ь*—Континент pfa„e _) Подбодные б Доломит SiO?~ нити Си С 0, - обычное, содерэка- -г'^-^—ДДо в породе аутигенный, марн ^'Органоген/иимма^к ? МП-л'л^л- Р -мари Fe -нларн КУ^-нларн /ё/7оы„Ы<1С1\! налииные соли Море Ш&ифован зона $одбо$нь/е эффузии. “ 'Касуленен- Континент \8 11 Рис. 9. Особенности осадкообразования в условиях влажного (а) и засуш- ливого (б) климата (по Н. М. Страхову). / — органогенные известняки; 2 — S1O2 — опоки, яшмы, кремнистые слаицы; 3 — горю- чие сланцы; 4 — Мп — руды; 5 —Р — руды; 6 — Fe — руды; 7 — глауконит; 8 — бок- ситы; 9 — кора выветривания; /0 — угли; // — содержание рудного элемента 36
ленных 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. Образование этих месторождений происходило одновременно с осадконакоплением и, следовательно, они связаны с оп- ределенными подразделениями стратиграфического разреза. При изучении истории образования многих полезных иско- паемых установлено, что в процессе формирования земной коры выделяются наиболее благоприятные для них эпохи. На- пример, образование более 90 % запасов железа связано с про- цессами, протекавшими в докембрийское время. В накоплении углей выделяются четыре главных периода: каменноугольный, пермский, юрский, палеогеновый. Так, в Кузбассе месторожде- ния каменных углей связаны исключительно с отложениями пермской системы, а в районах Средней Азии промышленные месторождения каменных углей известны только в породах юрской системы. Важное значение в формировании осадочных месторожде- ний имели перерывы в осадконакоплении. Так, месторождения бокситов восточного склона Уральских гор, некоторые место- рождения фосфоритов и погребенные россыпи золота приуро- чены к основаниям трансгрессивных серий. Некоторые эпигенетические месторождения связаны с опре- деленными стратиграфическими единицами — с горизонтами, благоприятными для замещения в процессе гидротермальных преобразований (алтайские полиметаллические месторожде- ния), или с горизонтами, играющими роль экрана (сурьмяные и ртутные месторождения Средней Азии). Слюдоносные про- мышленные пегматиты обычно находятся в толщах древнейших образований. Фациально-литологические критерии основаны на предполо- жении о связи некоторых месторождений с определенными фа- циями или типами горных пород. Такого рода критерии широко используются при выявлении железорудных и марганцеворуд- ных горизонтов, а также связанных с ними опок, спонголитов, яшм. Железорудные пласты морских фаций состоят из оолитов, органических остатков и цемента, в котором присутствуют ге- матит, шамозит и сидерит. Марганцевые оолитовые руды имеют исключительную промышленную ценность (Чиатура, Ни- кополь) . Большинство бокситовых месторождений приурочено к ко- рам выветривания, развивающимся главным образом на грани- тах и сиенитах. Силикатные никелевые руды залегают в коре выветривания ультраосновных пород. Угленосные отложения состоят преимущественно из тон- кообломочного терригенного материала. Наличие в разрезе крупнообломочных толщ (конгломератов), как правило, 37
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, ка- вернозные известняки. 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 карбонат- ных породах отмечаются месторождения флюорита, барита. С вулканогенно-осадочными породами связаны полиметал- лические месторождения (Алтай); с лиственитами — ртут- ное оруденение (Калифорния, Средняя Азия); с терригенными песчано-сланцевыми породами — оловянные и оловянно-воль- фрамовые руды. Почти все месторождения мусковита, флого- пита и графита залегают в метаморфических сланцах. В квар- цитах локализуются месторождения горного хрусталя. Структурные критерии основаны на особенностях текто- нического строения земной коры, определяющих условия ло- кализации месторождений. Необходимо различать по край- ней мере три группы структурных критериев: 1) определяю- щих положения рудных полей и бассейнов в пределах складчатых зон и платформ; 2) определяющих положения отдельных месторождений в пределах рудных полей или бас- сейнов; 3) определяющих положения рудных тел в месторож- дениях. 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 наи- более богаты месторождениями слюды, редких и радиоактив- ных элементов, апатита; на платформах отмечаются месторож- дения фосфоритов, нефти, газа, угля; в геосинклинальных областях сосредоточена основная масса металлических полез- ных ископаемых. Следовательно, основная цель изучения структур первой группы заключается в установлении законо- мерностей размещения рудных полей. Структуры рудных полей в пределах щитов, платформ и геосинклинальных областей, как правило, определяются складчатыми и разрывными нарушениями более высоких по- рядков. В равной степени это относится и к месторождениям. Наиболее благоприятными структурными условиями для ло- кализации рудных полей и месторождений являются замко- вые части складок, особенно осложненные разрывными нару- шениями, и зоны пересечения разрывных нарушений раз- личных направлений. Структура осадочных месторождений более проста и 38
чаще всего подчинена складчатости. Так, рудные тела место- рождений железа платформенного типа залегают горизонтально или слабонаклонно, имеют пластовую и пластообразную форму и отличаются устойчивой мощностью. Рудные тела железистых кварцитов типа Кривого Рога падают круто, согласно с элемен- тами залегания вмещающих толщ. Складчатые структуры — антиклинали или купола — наиболее благоприятны для локали- зации нефтяных и газовых месторождений. Структуры, определяющие положение тел полезного иско- паемого в пределах месторождения, исключительно много- образны. Они рассматриваются в разделах о поисково-оце- ночных работах и в связи с вопросами разведки месторожде- ний. К магматогенным критериям относятся все прямые и кос- венные геологические факторы, определяющие связь место- рождений полезных ископаемых с изверженными породами. Эндогенные месторождения чаще всего имеют пространст- венную 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. В основных и ультраосновных массивах (перидотитах, ду- нитах, ппроксенитах) локализуются месторождения хрома, платины, тигана, алмазов, медно-иикелевые, асбеста, талька. В результате выветривания пород этой группы образуются вторичные месторождения никеля и кобальта, а также рос- сыпные месторождения платины и алмазов. С кислыми магматическими породами связано подавляю- щее большинство эндогенных рудных месторождений. Суще- ствует определенная зависимость между характером орудене- ния и глубиной материнской интрузии. Выделяются: вулкани- ческие лавовые тела; гипабиссальные интрузии и дайки; интру- зивные массивы средних и больших глубин. С гипабиссаль- ными малыми интрузиями связано большинство полиметал- лических месторождений, значительная часть золотых, не- которые медные, оловянные и др. К гранитоидным батоли- Рис. 10. Особенности локализации сульфидных медно-никелевых месторож- дений в основных горных породах. 1 — нориты; 2 — вмещающие гнейсы и сланцы; 3 — руды сплошные (черные) и вкрап- ленные (точки) 39
там приурочены месторождения вольфрама, почти все рудонос- ные пегматиты, оловянные месторождения кварц-касситерито- вой формации, значительная часть золоторудных и молибдено- вых месторождений. В результате разрушения изверженных пород кислого состава образуются элювиальные, делювиаль- ные и аллювиальные месторождения монацита, золота, олова и других металлов. В щелочных интрузивных породах известны крупные карбо- натитовые месторождения ниобия. На Кольском полуострове в пределах стратифицированного Ловозерского щелочного мас- сива выделяется горизонт, в котором отмечается до 20 промыш- ленно-ценных элементов. В щелочных породах расположены Хибинские апатитовые месторождения. Если установлена пространственная взаимосвязь даек с руд- ными телами, то это может оказать значительную помощь при поисках эндогенного оруденения. Метаморфогенные критерии. Толщи горных пород и место- рождения, залегающие в них, в процессе развития земной коры подвергаются метаморфизму. Такие измененные месторожде- ния называются метаморфизованными в результате метамор- физма в горных породах в связи с изменениями температур и давлений могут возникать новые месторождения, получившие название метаморфогенных, как, например, месторождения ти- тана в кристаллических сланцах, кианитовые месторождения в метаморфических породах и некоторые другие. (С метамор- физмом связывается образование месторождений флогопита, графита, железистых кварцитов, мрамора, некоторых место- родсдений исландского шпата, гранатов.Д Для метаморфизованных и метаморфогенных месторожде- ний характерны специфические изменения вмещающих пород, которые могут являться поисковыми критериями: серпентини- зация ультраосновных пород, графитизация гнейсов, ослюдене- ние, мраморизация известняков.! Эти изменения могут появ- ляться 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 поиско- вым критерием месторождений различного генезиса. Измене- ние вмещающих пород может происходить не только в ре- зультате воздействия рудоносных растворов, но и в процессе разрушения месторождений в зоне выветривания. Наиболее характерными околорудными изменениями вмещающих пород эндогенных месторождений являются скарнирование, грейзени- зация, окварцевание, каолинизация, доломитизация, серицити- зация. Со 'скарнами связаны месторождения железа, меди, полиметаллов, вольфрама, молибдена, золота, олова, бора и некоторых других металлов. В грейзенизированных породах отмечаются месторождения олова, вольфрама, молибдена, бе- риллия, тантала, ниобия, висмута. Серицитизация сопровож- 40
дает месторождения золота, меди, цинка, свинца, редких ме- таллов. Каолинизация характерна для средне- и низкотемпера- турных 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 образова- ниях— горных породах, почвах, водах — является основой геохимических поисков. Благоприятными для поисков явля- ются площади, на которых отмечаются повышенные содер- жания промышленно-ценных элементов и их спутников. На- пример, повышенные средние содержания свинца и цинка характерны для эффузивно-осадочных толщ Рудного Алтая,' известного полиметаллическими месторождениями. В ультра- основных породах Южного Урала, где распространены месторождения хрома, отмечаются повышенные средние со- держания хрома. Особенно важное поисковое значение имеют минеральные формы нахождения элемента, парагене- тические ассоциации элементов и минералов. ’Знание параге- незисов позволяет уже на стадии поисков установить возмож- ный комплекс главных, второстепенных и редких элементов.; Например, в свинцово-цинковых рудах часто присутствуют' серебро и кадмий, в медно-никелевых — кобальт и платина. Из- вестна пятиэлементная формация, в которой присутствуют уран, кобальт, никель, висмут, серебро. В месторождениях угля встречаются германий, уран, ванадий; в галоидных солях — иод и бром. Выделяются первичные и вторичные парагенетические ассо- циации минералов. Так, в полиметаллических рудах главными первичными минералами являются галенит и сфалерит, а вто- ричная 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 минерализа- цию; ртуть — на ряд халькофильных элементов. Ценную информацию для поисков дают акцессорные мине- ралы в изверженных породах: биотит, циркон, сфен, рутил и сульфиды. Если в биотите из гранитов отмечается литий или олово, то это дает основание ожидать повышенные концентра- ции этих металлов в гранитном массиве или вблизи него. Поисковое значение имеют повышенные содержания хи- мических элементов не только в коренных породах, но и Я
в рыхлых отложениях, почвах, растениях, подземных и поверх- ностных водах. Например, повышенные содержания химиче- ских элементов в каком-либо водотоке свидетельствуют о воз- можном обогащении бассейна водосбора этими элементами. В водах вблизи нефтяных и газовых месторождений часто со- держатся 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 спо- собствует открытию различных россыпных благородных ме- таллов. Характерные формы рельефа свойственны площадям раз- вития коры выветривания и ледниковых отложений. С вы- ровненными поверхностями коры выветривания связаны круп- нейшие месторождения бокситов, марганца, никеля, редких ме- таллов. Ледниковые формы рельефа (озы, друмлины, камы) служат надежным признаком месторождений высококачест- венного песка и гравия. Геоморфологические наблюдения по- могают при поисках рудных тел зон измененных пород, ко- торые благодаря резко отличным физическим свойствам от- четливо проявляются в рельефе. Устойчивые к выветриванию рудные тела, дайки, измененные зоны образуют положитель- ные формы рельефа. Неустойчивые к выветриванию зоны окисления сульфидных рудных тел, породы, нарушение тек- тоническими подвижками, могут образовывать отрицатель- ные формы рельефа (промоины, впадины). Таким образом, избирательное выветривание приводит к образованию харак- терных форм рельефа. Это позволяет геологу с помощью аэрофотоснимков на стадии подготовки к полевым работам по геоморфологическим признакам выделить наиболее ин- тересные участки для поисков тех или иных полезных иско- паемых. 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 естествен- ных физических полей, среди которых выделяются анома- лии, указывающие на возможность обнаружения полезных ископаемых. Такими аномалиями являются магнитные, ра- диоактивные, гравитационные и аномалии электрического 42
поля. На практике в силу различных причин при произ- водстве геофизических съемок выявляется множество геофизи- ческих аномалий, но лишь немногие из них связаны с полез- ными ископаемыми. Чаще всего магнитные аномалии фикси- руют железные и медно-никелевые руды, участки повышен- ного 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 гео- физические наблюдения, проводимые с искусственных спут- ников Земли и управляемых космических аппаратов. Эти наблюдения позволяют рассматривать изменения геофизиче- ских полей во времени и в пространстве. ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ Поисковыми признаками называются геологические и не- геологические факты, которые указывают на наличие полез- ного ископаемого. Такими геологическими фактами могут быть: обнажения полезного ископаемого; обломки руды; вы- сокие концентрации элементов в горных породах и водах, создающие минералогические, геохимические, геофизические аномалии; характерные околорудные изменения (скарны, грей- зены 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 вы- ходами понимают обнажения тел полезного ископаемого в их естественном залегании. Они представлены скоплениями ми- нералов твердых полезных ископаемых, проявлениями нефти и газа в различных природных образованиях, минерализован- ными водными источниками. По выходу полезного ископаемого часто можно судить о возможном распространении минерали- зации на глубину, о содержании того или иного элемента, о ка- честве полезного ископаемого. При изучении выходов полезных ископаемых необходимо иметь в виду, что процессами выветривания они могут быть существенно изменены. В зоне выветривания кимберлит, на- пример, превращается в глиноподобную массу; над медно- колчеданными месторождениями развиваются мощные «желез- ные шляпы», сложенные гидроокислами железа; уголь окис- ляясь, превращается в бурые беловато-серые породы. Искусственные обнажения полезного ископаемого образу- ются при проходке различных структурно-картировочных и поисковых выработок — буровых скважин, шурфов, при 43
строительстве инженерных сооружений — котлованов, тон- нелей. Минеральные и геохимические ореолы месторождений по- лезных ископаемых. В процессе образования месторождений и в результате эрозионного их разрушения вокруг тел полез- ных ископаемых образуются ореолы минералов и элементов в виде крупных обломков полезного ископаемого, мелких минеральных зерен или различного рода концентраций от- дельных элементов. Эти ореолы разделяются на две генети- ческие группы: первичные (гипогенные) и вторичные (гипер- генные) . Первичные ореолы образуются одновременно с формиро- ванием месторождения. Так, гипогенные ореолы рудных тел являются результатом диффузионных и инфильтрационных процессов при движении рудоносных растворов. Размеры ги- погенных рудных ореолов составляют от единиц до сотен метров. Эти ореолы могут быть использованы при поисках глубокозалегающих месторождений как поисковые их при- знаки. Наибольшее значение для поисков имеют вторичные оре- олы, которые образуются в процессе разрушения месторожде- ний (рис. 11). Эти гипергенные ореолы рассеяния разде- ляются на минеральные и солевые, называемые вторичными литогеохимическими; на водные — гидрогеохимические; на биологические — биогеохимические; на газовые — атмогеохими- ческие. Среднее содержание элементов в коренных горных породах или в рыхлых отложениях определенного района называется фоновым содержанием. Содержание же элемента, резко от- клоняющееся от фонового, называется аномальным. Участки с аномальными, обычно повышенными, содержаниями эле- /Агенты выветривания и денудации Рис. 11. Блок-диаграмма вторичного оре- ола рассеяния. / — элювий—делювий; 2 — аллювий; 3 — рудное тело и его первичный ореол; 4 — рудовмещаю- щие горные породы; 5 — контуры аномальных содержаний металла. ментов представляют со- бой аномалии, которые могут служить поиско- выми признаками; как, например, радиоактив- ные аномалии являются признаками уранового или ториевого орудене- ния. Однако аномалии образуются в резуль- тате различных причин в ходе общего процесса геохимической миграции элементов в земной коре и поэтому они не всегда связаны с ореолами ме- сторождений полезных ис- копаемых. В связи с этим 44
большинство геохимических и геофизических аномалий явля- ются лишь критериями возможного появления месторождения в данном районе, но не признаками, указывающими на непре- менное наличие месторождения полезного ископаемого. Первичные л и т о ге о х и м и ч е с к и е ореолы, рас- пространенные непосредственно вокруг тел полезных ископае- мых, являются наиболее надежным поисковым геохимическим признаком. К ним относятся повышенные содержания (ано- мальные) элементов-индикаторов во вмещающих породах, раз- личные вкрапленники рудных минералов вблизи рудных за- лежей, прослойки угля или руд в породах, подстилающих или перекрывающих промышленные пласты полезного иско- паемого. Вторичные литогеохимические ореолы возни- кают в результате физического и химического выветривания тел полезных ископаемых. Под действием силы тяжести про- дукты выветривания распространяются по склонам гор и до- линам рек и образуют потоки рассеяния (см. рис. 11). В обра- зовании механических потоков рассеяния принимают участие устойчивые в зоне выветривания первичные минералы (касси- терит, вольфрамит, шеелит, киноварь, монацит) и вторичные минералы (окислы свинца и молибдена, гидрокарбонаты меди, силикаты цинка и никеля). В водных потоках происходит сор- тировка 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 ме- таллов могут прослеживаться на расстоянии нескольких ки- лометров 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 откры- тым ореолам, развитым в элювиально-делювиальных отло- жениях. Гидрогеохимические ореолы рассеяния пред- ставляют собой участки водоносных горизонтов, химический со- став которых обусловлен взаимодействием природных вод с месторождениями. Эти участки отличаются повышенными содержаниями химических компонентов, свойственных место- рождению, и закономерным увеличением их содержаний по мере приближения к последнему. По стабильности проявления гидрогеохимические анома- лии разделяются на постоянные и временные. Постоянные гидрогеологические аномалии характерны для глубоких водо- носных горизонтов с относительно постоянным режимом. Вре- 45
ЁЗ' Гтук Рис. 12. Основные типы вторичных литогеохимических ореолов рассеяния рудных месторождений (по А. П. Соловову). 1 — почвенно-растительный слой; 2 — современный элювий и делювий, или древняя кора выветривания; 3 — дальнеприносные отложения; 4— рудовмещающие породы; 5 — рудные тела и их первичные ореолы рассеяния; 6 — вторичные литогеохимические оре&лы рассеяния. Открытые вторичные ореолы рассеяния: J — остаточные; JJ, 777^ IV—наложенные. Закрытые вторичные ореолы рассеяния: V— остаточные; VI — ос- таточные погребенные; VII — наложенные Погребенные менные гидрогеохимические аномалии образуются в поверхно- стных и грунтовых водах и отличаются значительными колеба- ниями содержаний химических элементов в зависимости от ин- тенсивности атмосферных осадков. Биогеохимические ореолы. В золе растений, про- израстающих над месторождениями, обычно отмечаются по- вышенные содержания некоторых элементов по сравнению с со- держанием их в золе растений за пределами месторождения. В основе этого лежит избирательное поглощение различных химических элементов растениями и микроорганизмами. Среди растений выделяются универсальные растения-индика- торы, такие, как галмейная фиалка и галмейная ярутка, про- израстающие только над цинковыми рудами, и локальные рас- тения-индикаторы, указывающие на наличие в почвах тех или иных элементов. Атмогеохимические (газовые) ореолы рассея- ния в коренных породах, рыхлых отложениях, почвах и над- почвенном воздухе образуются в результате миграции эле- ментов в газовой фазе во время формирования месторожде- ния и в процессе его разрушения. Миграция в газовой фазе характерна для ряда элементов высокотемпературных, пнев- матолитовых, пегматитовых, вулканогенно-эксгаляционных месторождений, в составе которых отмечаются легколетучие элементы или их соединения. Газовые ореолы радона, торона и гелия отмечаются над месторождениями радиоактивных эле- ментов. Установлены газовые ореолы ртути на ртутно-сурьмя- 46
ных и полиметаллических месторождениях. Выходы летучих уг- леводородов, развивающиеся над месторождениями нефти, газа, угля, горючих сланцев, являются одним из основных поисковых признаков. Следы деятельности человека по добыче полезных ископае- мых являются прямыми поисковыми признаками. К ним от- носятся 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 ис- копаемых известны в различных районах нашей страны: в Средней Азии, на Урале, Алтае, в Сибири. Древними выра- ботками 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 исто- рико-археологические данные, фондовые, архивные, литератур- ные и фольклорные источники. Заслуживают внимания геогра- фические названия на языках местных народов. Например, на тюркских языках слово «кан» означает «руда», отсюда понятен интерес к таким названиям, как «Хайдаркан^, «Кан-и-гут», «Кансай». Благоприятные геологические обстановки. Под благо- приятными геологическими обстановками понимаются природ- ные условия, в которых по тому или иному поисковому кри- терию или их комплексу возможно нахождение полезного иско- паемого. Благоприятные геологические обстановки характеризуются едиными структурно-тектоническими, историко-геологическими и металлогеническими чертами. Геологические поисковые критерии используются обычно со- вместно, что позволяет проводить на определенных площадях поиски всех полезных ископаемых, характерных для данной территории. В начальный период поисков часто бывает трудно предпо- лагать возможность обнаружения месторождений какого-либо определенного промышленного типа. Поисковые критерии ха- рактеризуют возможность нахождения в данной геологической обстановке различных месторождений. Например, в карбонат- ных толщах, прорванных гипабиссальными интрузиями, разви- ваются пластообразные залежи, трубы и гнезда свинцово-цин- ковых, мышьяковых и железных руд; в грейзенизированных интрузиях средних глубин при наличии кварцевых жил в зоне контактов возможны руды олова и вольфрама; в рыхлых отло- жениях морских берегов промышленное значение могут иметь россыпи алмазов, рутила, ильменита, монацита, циркона, кас- ситерита. 47
Выделение благоприятных геологических обстановок необ- ходимо проводить до начала полевых поисковых работ по результатам мелкомасштабных геологических съемок и в про- цессе производства поисковых работ. Представления о перспек- тивах полезных ископаемых на основании анализа геологиче- ских обстановок в различных частях района дают прогнозные карты. Они составляются как специализированные на один вид полезного ископаемого или комплексные на несколько по- лезных ископаемых, свойственных данной геологической обста- новке. По масштабам карты прогноза подразделяются на: об- зорные (1 : 10 000 000, 1 : 25 000 000); региональные (1:1 000 000, 1:200000, 1:100000); детальные (1:25000, 1:10 000, 1:5000). Обзорные карты составляются для больших территорий страны, по региону, континенту. Региональные прогнозные карты ис- пользуются для исследований в отдельных металлогенических зонах или провинциях. Детальные карты необходимы для на- правления поисковых работ в пределах бассейнов, рудных по- лей и соответствующих их частей. Прогнозные карты содержат основные сведения о страти- графии, магматизме, тектонике, литологических комплексах, данные о полезных ископаемых, геохимических и геофизиче- ских аномалиях, т. е. результаты всего комплекса геологиче- ских и поисковых работ. Эти карты дают возможность до начала полевых работ предположить возможный комплекс полезных ископаемых, ожидаемые промышленные типы место- рождения; выбрать наиболее перспективные участки; опреде- лить рациональное сочетание поисковых методов. Все это в ко- нечном счете определяет эффективность поисковых работ. МЕТОДЫ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Развитие методов поисков тесно связано с интенсивным потреблением минерального сырья. До середины XVIII в. рудознатцы пользовались примитивными методами поисков, основанными главным образом на визуальных наблюдениях. Конец XVIII и XIX в. характеризуются бурным развитием промышленности и ростом добычи полезных ископаемых. В это время намечаются научные основы геолого-минерало- гических методов поисков. В XX в. интенсификация эксплуа- тации недр продолжает возрастать, что приводит к резкому сокращению возможностей легкого открытия месторождений. А это, в свою очередь, требует разработки новых методов поисков, позволяющих проникать на большие глубины в зем- ной коре. Соответственно природным особенностям террито- рии, предназначенной для поисков, с учетом поисковых кри- териев и признаков выбираются те или другие методы поисков (табл. 5). 48
Таблица 5 Классификация современных методов поисков месторождений полезных ископаемых (по В. В. Аристову) Класс методов по условиям примене- ния (подкласс мето- дов по техническим средствам) Группа методов по характеру изучаемых полей и аномалий Группа методов проверки Геологические 4* Минералогические Геохимические Геофизические Гор ио-буровые Космические (со спутников, с меж- планетных кораб- лей, с планетохо- дов) Визуальные наблюдения, фотография Минер алогическое опробование поверх- ности планет Химическое опробова- ние поверхности пла- нет Геофизические исследо- вания планет Бурение иа по- верхности планет Воздушные (с са- молетов, с верто- летов, с дирижаб- лей, десанты) То же Минералогическое опробование в де- сантном варианте Аэромасспектрометриче- ская и аэроспектрозо- нальная съемки, хими- ческое опробование в десантном(варианте Аэромагнитная и аэро- электрометрическая съемки, аэрогамма-съем- ка. Геофизический де- сант Проходка горных выработок и буре- ние скважин в де- сантном варианте Наземные (пеше- ходные маршруты, с автомобилей, с вездеходов) Геологическая съемка, поис- ковые марш- руты Вскрытие выходов, изучение ореолов рассеяния валунно- ледниковым, обло- мочно-речным, шли- ховым методами и минералогической съемкой Литогеохимический, ги- дрогеохимический, био- геохимический, геобо- танический, атмогеохи- мический методы Магнитометрические, гравиметрические, сейс- мометрические, элек- трометрические, радио- метрические, ядерно- фнзические, термоме- трические, биофизиче- ские методы Проходка горных выработок и буре- ние скважин Подводные (с ко- раблей, с подвод- ных лодок, аква- лангисты) То же Шлиховой метод Литогеохимический и гидрогеохимический ме- тоды То же, кроме биофизи- ческих методов То же
Приведенные в табл. 5 группы разнообразных поисковых методов взаимосвязаны в поисковом процессе. Визуальные наблюдения и дешифрирование фотографий земной поверх- ности, сделанных с космических кораблей, позволяют увидеть геологические структуры, не различимые при других исследованиях. Полеты спутников дали возможность устано- вить новые закономерности размещения полезных ископае- мых в различных районах нашей страны. Воздушные методы геологического картирования и поисков являются неотъемле- мой частью современной геологической съемки. Эти методы могут быть разделены на четыре вида: 1) аэрогеологическая съемка с цветными фотографиями и спектрозональными снимками, позволяющими дешифрировать закрытые террито- рии; 2) аэрогеофнзические исследования с целью изучения гео- физических полей и выявления аномалий; 3) рекогносцировоч- ные облёты для визуального наблюдения выходов рудоносных структур или зон измененных горных пород; 4) воздушные десанты с помощью вертолетов, проводящие геологические, ми- нералогические, геохимические и геофизические исследования на перспективных участках. Поиски ведутся как на суше, так и на дне водоемов. Под- водные методы поисков осуществляются с применением над- водных и подводных кораблей и путем десантов аквалангистов. В 50-е годы началось освоение дна морей и океанов. С мор- ского дна добывается значительное количество нефти и газа. Каспийское и Северное моря представляют собой нефтегазо- вые бассейны. Касситерит, золото, алмазы и другие ценные ископаемые добываются в шельфовых зонах морей и океанов. В Индийском океане с глубин 2—4 км начата пробная добыча марганцевых конкреций, в которых кроме марганца содер- жатся никель, кобальт, медь и другие металлы. Наземные методы поисков венчают всякие поисковые ра- боты, так как только они решают главную задачу — не- посредственное обнаружение месторождений полез- ных ископаемых. Поэтому основное внимание уделено описа- нию наземных методов. Геологическая съемка является одним из главных поиско- вых методов, так как в основе ее лежат прямые, непосред- ственные геологические наблюдения местности, в результате которых по поисковым признакам — выходам полезного иско- паемого, рудным свалам и обломкам в аллювии — геологи обнаруживают полезные ископаемые. При проведении геоло- гической съемки особое внимание обращается на литологи- ческий разрез и контакты горных пород, фиксируются склад- чатые и разрывные нарушения, зоны измененных пород, особенности магматических проявлений, т. е. все те геологиче- ские факторы, которые могут быть критериями поисков разнообразных полезных ископаемых. Анализ геологической карты позволяет выделить участки, перспективные на обна- 50
ружение тех или иных полезных ископаемых, определить направ- ление поисковых работ и методы поисков. При комплексных по- исках проводятся геологические съемки, в результате которых со- ставляются геологические, гео- морфологические, тектонические и другие карты. При проведении поисков на отдельные полезные ископаемые составляются специализирован- ные геологические карты, струк- турные, геоморфологические, шлиховые и другие, на которых прежде всего находят отражение возможные поисковые критерии и все признаки того или иного полезного ископаемого. Такого типа поисковые работы прово- дятся на радиоактивные эле- менты, при поисках россыпных месторождений золота, платины, алмазов, нефтяных и газовых месторождений. Минералогические методы поисков. В основу минералогиче- ских методов поисков положено 4* • • ОТ /Л 3% 5% 10% 20% 40% Рис. 13. Изображение валунного веера и результаты подсчета ва- лунов (по Магнусону). Заштрихованы обнажения коренных горных пород. В процентах дано ко- личество рудных валунов выявление механического ореола рассеяния в зоне гипергенеза. Эти методы применяются челове- ком с древнейших времен. В зависимости от характера механи- ческих ореолов выделяются следующие методы поисков: ва- лунно-ледниковый, обломочно-речной, шлиховой. Валунно-ледниковый метод применяется при по- исках полезных ископаемых в северных районах (Кольский п-ов, Карелия, Северный Урал), покрытых чехлом леднико- вых отложений (ледниковые морены), нередко достигающих мощности 15—20 м и более. В моренах наряду с обломками и валунами горных пород могут попадаться валуны полезного ископаемого или обломки рудовмещающих пород. Площадь ореолов рассеяния рудных валунов колеблется в больших пре- делах. Известны случаи, когда валуны были унесены от корен- ного месторождения на 126 км (Швеция). Сущность метода состоит в отыскании рудных валунов на площади поисков и в нанесении на карту пунктов их обна- ружения. По форме ореола рассеяния рудных валунов можно определить направление их перемещения от коренного источ- ника. Обычно она напоминает веер (рис. 13), ориентирован- ный своей широкой частью в направлении движения ледника. 51
Рис. 15 Схема распределения шлиховых минералов в реч- ных отложениях. Рис. 14 Схема строения делювиальных ореолов рассеяния в зависимости от поло- жения рудного выхода в рельефе. 1 — рудное тело; 2 — ореол рассеяния; 3 — гори- зонтали рельефа Вершина веера указывает на месторождение коренных рудо- носных пород. На этом поиски собственно валунным мето- дом заканчиваются и начинается детальное изучение пер- спективного участка с помощью геофизических методов, горных выработок и скважин. Обломочно-речной метод заключается в нахожде- нии и прослеживании обломков или галек полезных ископае- мых, а также характерных вмещающих пород (скарны, кимбер- литы и т. п.) вдоль речной сети. Наблюдения ведутся вверх по течению рек. При приближении к источнику сноса (место- рождение или рудопроявление) количество обломков увеличи- вается, а степень их окатанности уменьшается. С исчезнове- нием галек полезных ископаемых в аллювии поиски направ- ляются вверх по бортам долины. По полученным данным со- ставляется схема обломочного веера (рис. 14) и производится вскрытие коренного источника обломков. Кроме прослеживания рудных галек по рекам, необхо- димо тщательно изучать свалы у подножия сопок и бортов долин в поисках обломков рудоносных пород. Шлиховой метод. Шлихом называют концентрат тя- желых минералов, получаемых в результате промывки мате- риала пробы из рыхлых отложений или дробленых коренных пород. Шлихи характеризуют состав механических ореолов рассеяния и, следовательно, с их помощью можно определить пути сноса полезных ископаемых и их коренной источник. В шлихах из аллювиально-делювиальных отложений могут на- ходиться различные, в том числе и нестойкие в зоне окисления минералы, как, например, сульфиды. Обнаружение их указы- вает на непосредственную близость коренного источника. С помощью шлихового метода производятся поиски корен- 52
ных месторождений различных металлов и возможно обна- ружение россыпных месторождений золота, платины, касси- терита, вольфрамита, колумбита, рутила, ильменита, мона- цита, алмазов и др. Шлиховые пробы должны отбираться <в местах макси- мального скопления тяжелой фракции. Такими местами при опробовании русловых и долинных отложений являются нижние части крутых намывных берегов, участки замедления течения (расширение речек ниже крутых поворотов, порогов и перекатов). При отборе шлиховых проб из речных кос не- обходимо ориентироваться на верхние по течению и возвы- шенные их части (рис. 15). Пробы нужно брать из закопу- шек, углубленных до уровня воды. Весьма благоприятными для шлихового опробования являются участки маломощного аллювия, залегающего на коренных породах—плотике. Масса шлиховой пробы — 30—50 кг. При шлиховом опробовании притоков, впадающих в главную водную артерию, необходимо пробы брать не в самом устье этих притоков, а немного выше по течению, в местах, исключающих возможный привнос аллю- виальных отложений главной артерией. При поисках коренных месторождений шлиховому опробо- ванию подвергаются элювиально-делювиальные отложения бортов долин, особенно в местах выхода измененных пород и разрывных нарушений. Для поисков россыпных месторож- дений производится шлиховое опробование террас. Пробы бе- рутся послойно. Особое внимание обращается на слои пород, залегающие над глинистыми горизонтами, которые, задержи- вая перемещение вниз минералов тяжелой фракции, образуют так называемый «ложный плотик». Наиболее представительны шлиховые пробы, отобранные из плохо сортированных песчано- гравийных отложений; глины и равномернозернистые пески обычно обеднены шлиховыми минералами. Число шлиховых проб, или густота сети опробования, зависит от детальности по- исков (табл. 6). Анализ шлиха производится непосредственно после про- мывки пробы и заключается в определении минералов с по- мощью лупы. Детальный анализ шлихов осуществляется в ла- Густота сети отбора шлиховых проб Таблица 6 Масштаб поисков Число проб на 10 км2 Расстояния между пробами» км 1 : 200 000 1 : 100 000 1 : 50 000 1 : 10 000 1 : 5 000 0,6—2,4 2,5—10 10—50 1200—2500 2500—5000 1—2 0,5—1 0,2—0,5 0,05—0,1 0,025—0,05 53
боратории. В последнее время при анализе шлиха применя- ется спектроскопия отдельных фракций, повышающая чув- ствительность анализа и служащая для контроля обычных ми- нералогических исследований. Применение спектрального ана- лиза шлиха особенно эффективно тогда, когда рудный минерал представлен весьма мелкими зернами и может быть пропущен при оптических наблюдениях. Документация шлихового опробования заключается в си- стематическом ведении записей в шлиховом журнале, куда заносят дату и место взятия пробы, ее номер, краткую, но достаточно' полную геоморфологическую характеристику места отбора пробы, характер опробуемых отложений, объем пробы, результаты визуального определения минерального состава шлиха, поперечный профиль долины и место взятия пробы и приводятся краткие геологические описания бортов долины. Камеральная обработка результатов шлихового опробования заключается в составлении шлиховых карт, на которые выно- сятся все данные лабораторного изучения шлихов. Наиболее распространенные способы нанесения проб — точечный и круж- ковый. На точечных картах минералы, встреченные в шлихах, указываются индексами. На кружковых картах содержится ко- личественная характеристика минералов шлиха (рис. 16). По ассоциациям минералов, встречаемых в шлиховых пробах, можно судить о возможном типе разрушаемого коренного месторождения. Например, шеелит, гранаты, пироксены, ве- зувиан и сульфиды свидетельствуют о наличии скарнового месторождения вольфрама; вольфрамит, касситерит, топаз, турмалин, берилл, шеелит и флюорит характеризуют кварц- касситеритовый тип оруденения. На шлиховые карты обычно выносятся основные геологиче- ские контуры и границы, поисковые критерии и признаки. По результатам геоморфологических наблюдений составляются геоморфологическая карта и карта четвертичных отложений. Анализ всех этих материалов позволяет выделить перспектив- ные участки и площади для поисков коренных и россыпных месторождений полезных ископаемых (рис. 17). Геохимические методы поисков основаны на выявлении геохимических аномалий путем опробования природных обра- зований: коренных пород, рыхлых отложений, золы растений, вод и газов. Различают геохимические поиски по первичным и вторичным ореолам рассеяния. Наибольшее распространение в практике поисковых работ нашли геохимические методы, ос- нованные на изучении вторичных ореолов рассеяния. Разрабо- таны литогеохимические, гидрогеохимические, атмогеохимиче- ские, биохимические и геоботанический методы поисков. Литогеохимический метод поисков основан на систематическом опробовании коренных пород и рыхлых от- ложений. Плотность сети опробования определяется масшта- 54
Рис. 16. Кружковая шлиховая карта. 1 — мало минерала; 2 — среднее количество минерала; 3 — много минерала; 4 — золото; 5 — кассите- рит; 6 — шеелит; 7 — шлиховые минералы отсутствуют; 8 ~ место взятия пробы и ее номер Рис. 17. Выявление участков возможного нахождения ко- ренных месторождений с по- мощью шлихового опробова- ния аллювия (по Д. В. Вос- кресенскому). 1 — пустые пробы; 2 — пробы, со- держащие полезные минералы в шлихах; 3— площади, к кото- рым приурочены коренные место- рождения. Стрелками показано иаправление течения рек бом поисковых работ. В общем случае геохимические профили, как правило, совпадают с линиями геологических маршрутов, шаг опробования — расстояние между пробами в профилях — также определяется масштабом поисковых работ (табл. 7) Поиски по первичным ореолам проводятся с целью об- наружения месторождений, залегающих на больших глубинах и не выходящих на дневную поверхность. В основу метода положены теоретические представления о формировании оре- ола вокруг рудного тела в процессе его образования. При этом методе пробы отбираются из коренных пород. Опробо- 55
Таблица 7 Густота сети отбора проб при литогеохимических поисках Масштаб поисков Расстояние между профилями» м Расстояние между пробами (шаг опро- бования), м Число проб на 1 км2 1 : 200 000 2000 100—50 5—10 1 •. 100 000 1000 100—50 ~10—20 1 : 50 000 500 50 40 1 : 25 000 250 50—20 80—250 1 : 10 000 100 20—10 500—1000 1 : 5 000 50 20—10 1000—2000 1 : 2 000 20 10 4000—10 000 вание коренных пород (в обнажениях, горных выработках, по керну скважин) производится методом «пунктирной бо- розды», суть которого заключается в том, что по всей длине шага через равные расстояния отбираются по нескольку ку- сочков породы, обязательно со свежими сколами, массой по 30—50 г каждый. Эти кусочки объединяются в общую пробу массой 200—300 г. В процессе литогеохимических поисков по вторичным оре- олам опробуются рыхлые отложения, перекрывающие рудо- вмещающие породы. Обычно геохимические пробы отбира- ются из гумусового или аллювиального горизонта почвы. Отбор проб при изучении вторичных ореолов производится из специальных копушей или неглубоких шурфов. Каждая проба на месте взятия пропускается через сито с ячейками размером 1 мм2. Фракция +1 мм2 выбрасывается. Оставше- еся количество материала должно составлять пробу 200— 300 г. Для поисков по вторичным литогеохимическим ореолам важное значение имеет связь рыхлых отложений с корен- ными породами. Элювий, делювий и пролювий характеризуют близлежащие коренные породы; дальнеприносные отложе- ния—-морские, эоловые, вулканогенные, ледниковые — не ха- рактеризуют коренные породы, на которых они залегают. Опробование их, как правило, нецелесообразно. Отбор проб донных осадков можно вести из растительных остатков, гумусовых веществ, глинистого материала, из гидро- окислов железа и марганца, из коллоидов кремнезема и глинозема, являющихся лучшими сорбентами металлов и их соединений. Необходимо помнить, что опробование должно вестись по какому-либо одному сорбенту. При опробовании тон- ких илистоглинистых донных отложений пробы массой 25—30 г отбираются в русле водотока, в береговой части. Отобранные пробы высушиваются, а получающийся остдтод анализируется, 56
Ок и Рис. 18. Эндогенные геохимические ореолы свинца (а), цинка (б) и мышьяка (в) вокруг свинцово-цинковых рудных тел. / — известняки; 2 — гранодиориты; з — скарнироваиные породы; 4 — тектонические нарушения; 5 — рудные тела. Содержания элементов* в %: 6 — менее 0,01; 7 — от 0,01 до 0,03; 8— от 0,03 до 0,3; 9 — более 0,3
Перед началом работ необходимо провести исследования для установления методики литогеохимической съемки в данном районе. Должны быть определены: а) рациональная глубина взятия пробы, для чего из опьи- ных шурфов, вскрывающих полный разрез четвертичных от- ложений, отбираются пробы в каждом почвенном горизонте — так выясняется глубина, где концентрация изучаемых элемен- тов наибольшая; б) класс минеральных зерен по крупности в составе пробы, где содержание изучаемых элементов наибольшее; в) фоновое содержание изучаемых элементов в соответст- вующих горизонтах почв. Если в районе уже известно месторождение, подобное ко- торому надо искать, то изучается тип ореола рассеяния на этом месторождении и устанавливаются элементы-индика- торы. Таким образом создается типовая модель литогеохими- ческого ореола для данного района. Геохимические пробы анализируются приближенно-количе- ственно-спектральным, атомно-адсорбционным и химическими упрощенными методами. Среди последних более других распро- странен калориметрический. z Результаты геохимического опробования коренных пород по еданичным профилям (при мелкомасштабных работах), по от- дельным буровым скважинам или обнажениям отображаются в виде графиков распределений, на которые наносятся абсо- лютные значения содержаний химических элементов. При нали- чии нескольких геохимических пересечений, позволяющих окон- турить участки близких концентраций элементов, данные геохимического опробования изображаются в виде планов по- верхности, погоризонтных планов и разрезов (рис. 18). Распре- деление элементов показывается линиями, объединяющими пробы с одинаковым содержанием элементов (линии изокон- центраций). Гидрогеохимический метод. Наиболее успешно гид- рогеохимический метод применяется для поисков сульфидных месторождений, руды которых при окислении образуют легко- растворимые сульфатные соединения. Этот метод широко при- меняется и при поисках радиоактивных руд. Гидрогеохимический метод может быть использован при мощных наносах и на площадях, перекрытых дальнеприносными отложениями, в залесенных, заболоченных и труднодоступных горных районах. Он обладает большой глубинностью в связи с тем, что подземные воды проникают в глубокопромываемые рудоносные структуры. Значительная протяженность водных ореолов рассеяния определяет относительно небольшое число проб, необходимое для их обнаружения, так как каждая вод- ная проба характеризует весьма значительный по площади уча- сток поисков. Плотность сети опробования в общем случае оп- ределяется масштабом производимых поисковых работ: 58
Масштаб поисков I : 200 000 1 : 100 000 1 : 50 000 1 : 25 000 Число водных проб на 1 км! 0,09—0,2 0,3—0,6 0,7—1,6 1,8—3,6 Опробование водопроявлений производится по заранее на- меченным профилям, соответствующим маршрутам геологиче- ской съемки, с таким расчетом, чтобы охарактеризовать все перспективные на обнаружение полезных ископаемых комплексы горных пород и зоны разрывных тектонических нарушений. Пробы отбираются из источников и колодцев, а также по- верхностных водотоков. Объем пробы составляет 1 л. При де- тальных геологопоисковых работах масштаба 1: 10 000 и круп- нее в пределах выделенных перспективных участков гидрогео- логические исследования помогают обнаруживать скрытые рудные тела. При этих работах проводится детальное опробо- вание всех водопроявлений, включая поисково-разведочные скважины и все обводненные горные выработки. В полевых условиях на месте отбора пробы с помощью пе- реносных портативных гидрогеохимических лабораторий опреде- ляются содержания микрокомпонентов (SO4, НСО3, Cl, Са, Mg и др.), щелочи, сумма металлов (Pb, Zn, Си и др.) и pH воды. В лабораторных условиях производится дополнительный хи- мический анализ проб, получение сухого остатка для спектраль- ного анализа. Обработка результатов гидрогеохимических иссле- дований заключается в составлении гидрогеохимических карт. Почвенный гидрохимический метод заключается в опреде- лении химических элементов в водных вытяжках из почв. Для этого пробы отбираются из почвы с глубины 20—30 см массой 20—300 г. Атмогеохимический метод поисков основан на вы- явлении газовых аномалий родона, гелия, торона и углеводоро- дов в почве, надпочвенном воздухе и в подземных выработках. Он применяется при поисках нефти, газа, ископаемых углей, ртути (газовый метод) и радиоактивных руд (эманационный ме- тод). Достоинствами метода являются определенность связей газовых выделений или радиоактивных эманаций с их источни- ком и возможность применения этого метода в закрытых райо- нах, при значительной мощности дальнеприносных отложений, на каменистых склонах и осыпях. Отбор проб почвенного воз- духа производится специальным зондом с глубины 0,5—1 м или в скважинах при помощи пробоотборников. Газовые пробы хра- нятся в герметически закрытых сосудах. При эманационной съемке пробы анализируются на месте отбора эманометрами (ЭМ-6П). Пробы летучих углеводородов исследуются в полевых условиях и в лабораториях. Данные опробования выносятся на геологические или специальные поисковые карты, например на карты эманационной съемки (рис. 19). 59
Рис. 19. Карта эманационной съемки. Интенсивность в эманах: 1 — до 10; 2 — от 10 до 20; 3 — от 20 до 40; 4 — от 40 до 60; 5 — от 60 до 80; 6 — от 80 до 100 Б иогеохимический метод поисков основан на выявлении вторичных ореолов рассеяния в растениях. Основ- ным достоинством биогеохими- ческого метода является его глубинность, т. е. возможность обнаружения рудных тел, пе- рекрытых наносами мощ- ностью до 30 м. Метод может применяться при поисках по- лезных ископаемых в пустын- ных, лесистых, заболоченных районах, в областях недавнего оледенения. При постановке производ- ственных биогеохимических исследований особое значение имеет выбор растений для оп- робования. Для новых районов комплекс растений устанавли- вается опытными методиче- скими работами; для районов известных — по аналогии с ра- нее проведенными исследованиями. При этом должно быть вы- яснено, какие части растений — корни, ветви, листья—явля- ются концентраторами элементов-индикаторов. С целью получения наиболее надежных результатов на каж- дом пункте опробования отбираются пробы растений двух-трех видов. Масса пробы определяется в зависимости от применяе- мых аналитических методов. Подготовка биогеохимических проб к анализу заключается в сжигании растений в герметических печах при минимальной температуре во избежание потерь легколетучих элементов. Ана- лиз золы растений производится спектральными или химиче- скими методами. В случае, если исследования проводились по отдельным разобщенным профилям, результаты анализов пред- ставляются в виде графиков (рис. 20). Поисковое значение имеет не только абсолютная величина содержаний тех или иных элементов, но и величина их отношений. Например, на одном из месторождений редкометальных пегматитов соотношение бе- риллия к литию в золе изменялось по мере приближения к руд- ному телу от 1 : 12 до 1 : 50. При площадных исследованиях дан- ные анализов выносятся на геологическую карту, на которой вы- деляются биогеохимические аномалии. В отдельных случаях для поисков нефти используется присутствие в ней бактерий, окис- ляющих углеводороды. Этот пока еще мало распространенный метод называется бактериальным. Геоботанический метод поисков основан на исполь- 60
Рис. 20. Биогеохимический профиль через полиметаллическое месторожде- ние (по Л. И. Грабовской). 1 — пункты опробования березы; 2 — содержание свинца в листьях; 3 — содержание свиица в ветвях; -/ — аллювий; 5 — песчано-глинистые сланцы и роговики; 6 — освет- ленные песчано-глинистые сланцы; 7 — оруденелая тектоническая зона; 8 — граиит- порфиры; 9 — лампрофиры; 10 — песчаники и конгломераты зовании растений-индикаторов, произрастающих на почвах, обо- гащенных соответствующими химическими элементами. Так, галмейная фиалка и галмейная ярутка растут на почвах с по- вышенным содержанием цинка, что может указывать на нали- чие в непосредственной близости повышенных концентраций цинка и, следовательно, на возможность обнаружения цинковых рудопроявлений в минеральных формах. Среди растений-индика- торов известны представители «медной» флоры — качим, «нике- левой»— грудница татарская, грудница мохнатая, анемон. Кроме того, некоторые элементы (уран, молибден, бор) вызы- вают характерные заболевания и морфологические изменения растений, что может служить дополнительным признаком при геоботанических поисках. Геофизические методы поисков основаны на изучении фи- зических свойств горных пород и полезных ископаемых. Эти методы имеют большое значение для поисков месторож- дений, перекрытых мощными рыхлыми отложениями и залегаю- щих на больших глубинах. Наибольшей эффективности геофизи- ческие методы достигли при поисках месторождений нефти и газа, радиоактивных и железных руд, угля, колчеданных руд и подземных вод. Магнитометрический метод заключается в опреде- лении магнитного поля на поисковом участке. По способности к намагничиванию — магнитной восприимчивости х— все веще- ства делятся на диамагнитные (х<0) и парамагнитные (х>0). 61
Рис. 21. График изменения Az при поисках медно-никелевого рудного тела магнитным методом в Сёдбери (по Гельбрайту). / — ледниковые моренные отложения; 2 — нориты; 3 — рудное тело; 4 — подстилающие метаморфические породы Вещества с высокой магнитной восприимчивостью называются ферромагнитными. Диамагнитными свойствами обладают кварц, кальцит, барит, флюорит, соль, гипс, ангидрит, мрамор. К пара- магнитным относятся породы, содержащие в своем составе маг- нетит, титаномагнетит, гематит, пирротин. Для производства магнитных измерений разработана высо- кокачественная отечественная аппаратура — наземные магнито- метры— М-18, М-20, М-23, М-27; аэромагнитометры — АСГ-48, АММ-13, АЯАМ-6 и др. При поисках месторождений магнитных железных руд, цвет- ных и редких металлов, приуроченных к зонам разломов и кон- тактам интрузивных пород, и для выявления складчатых струк- тур, перспективных для поисков месторождений _нефти и газа, применяется аэромагнитная съемка. При производстве магнитной съемки с самолета обязательно предусматривается некоторый объем наземных детализационных работ. В задачу последних при поисках рудных месторождений входят изучение структурной обстановки, прослеживание от- дельных массивов, даек, жил, разрывных нарушений и других структурных элементов, контролирующих оруденение. Особую помощь детальные магнитометрические работы могут оказать при поисках россыпных месторождений рутила, циркона, мона- цита, золота, платины, если в них имеются ферромагнитные минералы. Наиболее благоприятными являются россыпи, зале- гающие на плотике, представленном немагнитными породами. На рис. 21 приведен график, показывающий характер изме- нения вертикальной составляющей напряженности магнитного поля Az над сульфидными медно-никелевыми рудами. Повы- 62
шенная магнитность рудного тела объясняется наличием в руде пирротина, обладающего ферромагнитными свойствами. Радиометрический метод является ведущим jyyMnxb. исков радиоактивных руд,и оказывает существенную помощь в решении общих вопросов геологического строения и поисков месторождений других полезных ископаемых. Л1етод основан на определении радиоактивности природных образований. Под ра- диоактивностью понимается свойство ядер атомов приходить в относительно устойчивое энергетическое состояние с выделе- нием элементарных частиц. Такой процесс, происходящий в эле- ментах самопроизвольно, вызывает естественную радиоактив- ность, а под воздействием внешних возбудителей, например нейт- ронов,— искусственную, или наведенную, радиоактивность. В геологической практике широко применяются методы изме- рения естественной и искусственной радиоактивности. Известно более 230 радиоактивных изотопов элементов. К ним относятся изотопы таких тяжелых элементов, как уран, радий, торий, актиний, и ряда легких элементов — калия, руби- дия, рения, индия, олова, теллура. Радиоактивность пород выра- жается в альфа-, бета- и гамма-излучении. Наиболее широкое распространение получили методы поис- ков, основанные на измерении гамма- и бета-излучения. Сущест- вуют следующие модификации этого метода: аэрогамма-съемка (измерения ведутся станцией АСГ-48), автогамма-съемка и пе- шеходные гамма- и гамма-бета-съемки (измерения ведутся по- левыми радиометрами РА-69 и СРП-2 «Кристалл»), Широко распространен эманационный метод поисков радиоактивных РУД- Аэрогамма-съемка применяется для непосредственных поис- ков месторождений радиоактивных элементов и оценки радио- активности пород на значительных площадях. Основное пре- имущество этого способа заключается в его высокой произво- дительности, экономичности и эффективности в обнаружении крупных месторождений. Возможность выявления аномалий оп- ределяется высотой полета, расстоянием между маршрутами и чувствительностью гамма-радиометра. Детальные поиски на уча- стках аномалий аэрогамма-съемки осуществляются наземными методами. Автогамма-съемка успешно применяется в степных, лесостеп- ных, полупустынных и предгорных районах при мощности рых- лых отложений до 3—5 м. Пешеходная гамма-съемка может производиться с любой необходимой степенью детальности. Как гамма-метод, так и эманационный метод позволяют определить урановую или ториевую природу радиоактивной аномалии. Гравиметрический метод основан на изучении поля тяготения на поверхности земли, аномалии которого обуслов- лены различной плотностью горных пород, зависящий от их ми- нерального состава и пористости. Плотность измеряется в грам- мах на кубический сантиметр и колеблется в значительных 63
Пределах. Наименьшую плотность (менее 2 г/см3) имеют песок, почвы, ка.мецды£,¥цци-.Большинство жильных минералов, слюда, бокситы имеют плотность от 2,5 до 3 г/см3; карбонаты железа и марганца, флюорит, лимонит имеют плотность от 3 до 4 г/см3; богатые железные, пирротиновые, медноколчеданные и некото- рые другие руды — выше 4 г/см3. Метаморфические средние и кислые изверженные породы обладают плотностью от 2,5 до 3 г/см3; основные и ультраосновные породы, железистые квар- циты относятся к породам повышенной плотности — от 3 до 4 г/см3. Поисковое значение гравиметрических работ заключается в выявлении крупных структур, благоприятных для локализации залежей нефти и газа. При крупномасштабных гравиметриче- ских исследованиях успешно решается вопрос поисков место- рождений железных, хромитовых, медно-никелевых руд и не- которых других. Из неметаллических полезных ископаемых гравиметрия помогает искать уголь и соли. С помощью грави- метрии в Прикаспийской впадине были обнаружены сотни со- ляных куполов, что ускорило и удешевило поиски солей. Сейсмометрический метод основан на изучении скорости распространения и времени пробега в земной коре про- дольных упругих волн, вызываемых взрывами в скважинах. Ско- рость распространения волн в горных породах зависит от физи- ческих свойств этих пород и глубины их залегания. Наибольшая скорость распространения сейсмических волн характерна для изверженных пород, несколько меньшая — для карбонатных и песчано-глинистых и самая низкая — для рыхлых отложений. Регистрация сейсмических колебаний производится сейсмиче- скими станциями 1-24-КМПВ-ОВ, 1-72-МОВ-ОВ, 1-24-РНП, СЭФ-24 и др. Наибольшее значение сейсмический метод имеет для поис- ков нефтяных и газовых месторождений, позволяя обнаруживать нефтегазоносные структуры на большой глубине. Детальные исследования дают возможность определить размеры этих струк- тур и помогают ориентировать расположение глубоких скважин. Широкое применение сейсмометрического исследования на- ходят при изучении глубинного строения районов поисков, в ко- торых отмечаются резко отличные по упругим свойствам горные породы и полезные ископаемые. Это прежде всего отно- сится к угольным и соляным месторождениям. В Донбассе с по- мощью геофизических методов — сейсмометрии, гравиметрии и вертикального электрозондирования (ВЭЗ) —успешно определя- ется глубина залегания каменноугольных отложений. При изучении солянокупольных структур Эмбенского района сейсмо- метрические методы позволили определить незначительные под- нятия, которые были пропущены при производстве гравимет- рических работ. Электрометрические методы основаны на различной электропроводности горных пород и руд. В геофизической прак- 64
тике пользуются понятием удельного сопротивления, измеряе- мого в ом-метрах. Горные породы обычно имеют очень высокое сопротивление. В то же время сульфиды (пирит, галенит, халькопирит), некоторые окислы металлов (магнетит, касси- терит, манганит), угли и графит хорошо проводят электриче- ский ток. В связи с возможностью изучения естественных и искусст- венных электромагнитных полей, возникающих в горных поро- дах под воздействием источников постоянного или переменного тока, имеется большое число модификаций электрометрических методов. Измерение электрических полей производится компенсацион- ными приборами типа ЭП, ЭСК, КСР, ИКС и полевыми стан- циями-лабораториями. Разработана аппаратура для производ- ства электрометрических работ с самолетов (станция БДК). При региональных геофизических исследованиях рудоносных об- ластей с помощью электрометрических методов изучаются верх- ние горизонты земной коры, уточняется общая структура рай- она, определяется мощность рыхлых отложений, выявляются аномалии над рудными телами и линзами пресной воды, скры- тыми под наносами. В задачу детальных электроразведочных работ входят по- иски новых и уточнение контуров и элементов залегания изве- стных рудных тел, прослеживание рудоконтролирующих разло- мов. При детальных работах в пределах рудных полей и место- рождений широко применяются методы естественного поля, заряженного тела, вызванной поляризации, радиопросвечивания, ВЭЗ, электропрофилирования и др. Метод естественного поля основан на изучении электрических полей, возникающих вблизи контакта горных пород и залежей полезных ископаемых, водоносных пластов и т. д. Метод ус- пешно применяется при поисках сульфидных месторождений, не- которых типов углей и графита. Метод вызванной поляризации основан на измерении разно- сти потенциалов, возникающей в результате поляризации элект- ронно-проводящих объектов под воздействием кратковременных импульсов внешних источников тока. Метод предназначается для поисков сплошных и вкрапленных рудных тел, сложенных мине- ралами, хорошо проводящими электрический ток. Метод заряженного тела применяется для прослеживания рудных тел, вскрытых хотя бы в одной точке. Комплексы поисковых методов. Под комплексом поисковых работ понимается такое сочетание поисковых методов, которое обеспечивает максимальную эффективность выявления место- рождений полезных ископаемых в районе. Рациональное комплексирование поисковых методов опреде- ляется задачами поисковых работ по стадиям, природными ус- ловиями ведения работ и ожидаемым комплексом полезных ис- копаемых. 3 Заказ № 2791 65
Поиски полезных ископаемых в Советском Союзе осуществ- ляются по двум основным направлениям: в процессе планомер- ного геологического картирования, сопровождаемого комплек- сами поисковых работ, и в процессе специализированных поис- ков на отдельные виды минерального сырья (нефти, алмазов, золота, руд редких, рассеянных и радиоактивных элементов, химического сырья). При мелкомасштабных геологических съемках ведущее ме- сто принадлежит геолого-минералогическим методам: обло- мочно-речному, валунно-ледниковому и особенно шлиховому в комплексе с мелкомасштабными геофизическими съемками (аэромагнитометрической, гравиметрической, сейсмометриче- ской). Геохимические методы применяются в ограниченных объемах с целью определения общих перспектив района на об- наружение полезных ископаемых и выделения наиболее перспек- тивных участков для постановки детальных поисков. Отбор ли- тогеохимических и биогеохимических проб производится только по маршрутам геологических съемок. Пробы донных осадков и шлиховые отбираются только по гидрографической сети; гидро- геологическому опробованию подвергаются поверхностные водо- токи и источники. При детальных поисках наряду с геолого-минералогическими широко используются геохимические и геофизические методы. Все виды работ носят площадной характер. Шлиховому опро- бованию подвергаются делювиальные отложения бортов долин, в которых по геологическим предпосылкам возможно обнару- жение полезных ископаемых. Геохимические пробы отбираются по определенной сети, соответствующей масштабу поисков. При- чем при необходимости опробуются не только естественные об- нажения и водотоки, но и искусственные—копуши и неглубо- кие шурфы при литогеохимических исследованиях, подземные воды в шурфах, скважинах, горных выработках при гидрогео- химических работах. Комплекс геофизических методов определя- ется видами полезных ископаемых. Например, для поисков угольных месторождений применяются Сейсмометрия, гравимет- рия, ВЭЗ; для поисков железорудных месторождений— магнито- метрический и гравиметрический методы. При поисках сульфид- ных, медноколчеданных и полиметаллических месторождений используются электрометрические методы. Комплексы поисковых методов в зависимости от вида полез- ного ископаемого. Выбор поисковых методов определяется гео- логическими условиями локализации и формой месторождения, вещественным составом, физическими и химическими свойст- вами полезного ископаемого и вмещающих пород. С развитием теоретических научных основ поисков и техническим совершен- ствованием аппаратуры меняются возможности того или иного поискового метода. Некоторое представление о комплексах по- исковых методов в зависимости от вида полезного ископаемого можно получить из табл. 8. 66
Таблица 8 Рациональные комплексы поисковых методов Методы поисков Полезное ископаемое Железо Марганец Титан Хром Медь Свинец, цинк Никель, кобальт Олово Вольфрам Молибден Сурьма Ртуть Бериллий Редкие земли Золото Уран Торий Нефть Примечание. Методы: X — вспомогательные; XX — ведущие поисковые. Комплексы поисковых методов в зависимо- сти от природных условий ведения работ. Физико- географические условия (ландшафты) имеют большое значение при выборе поисковых комплексов. Понятно, например, что в об- ластях сплошного развития мощных четвертичных отложений в закрытых районах применение визуальных геолого-минерало- гических методов практически невозможно. Здесь существенную помощь при поисках различных полезных ископаемых могут оказать геофизические методы в комплексе с геохимическими. В любых условиях наиболее благоприятными для поисков являются так называемые открытые, или «обнаженные», рай- оны. Возможность поисков в открытых районах определяется резкостью и глубиной расчленения рельефа. В районах с высокогорным сильно расчлененным альпийским рельефом (с относительными превышениями до 2000—3000 м), где преобладает физическое выветривание, наиболее эффективно применение обломочного, шлихового, гидрогеохимического ме- тодов и метода донных осадков. В районах со среднегорными формами рельефа (относитель- ные отметки редко превышают 1000 м), где существенную роль в выветривании пород и руд играют окислительно-восстанови- 3‘ 67
тельные процессы, широко развиваются механические, литогео- химические ореолы, потоки рассеяния, гидрогеохимические оре- олы. В этих условиях, как правило, применимы все методы по- исков. Равнинные районы, плато, области мелкосопочника, харак- теризующиеся развитием мощных рыхлых отложений и интен- сивной растительностью, малоблагоприятны для поисковых ра- бот. В этих условиях наиболее эффективным является комплек- сирование геохимических и геофизических методов, особенно аэрометодов. При постановке геохимических методов необхо- димо учитывать мощность и генетическую природу рыхлых от- ложений. При поисках месторождений полезных ископаемых в райо- нах, перекрытых водой (прибрежно-морские россыпи, нефтяные месторождения шельфа), применяются геофизические аэроме- тоды в комплексе с геолого-минералогическими с использова- нием оборудования, позволяющего вести наблюдения в водной среде. Особенности поисков месторождений, не выходящих на зем- ную поверхность. Выделяются три основных типа месторожде- ний, не выходящих на дневную поверхность: 1) залегающие в коренных породах, еще не вскрытые эрозией; 2) вскрытые эрозией в прошедшие геологические эпохи и перекрытые корен- ными породами иного возраста; 3) вскрытые эрозией и перекры- тые чехлом рыхлых отложений. При поисках скрытых месторождений особое значение имеют геофизические методы, с помощью которых определяется общее геологическое строение района и выявляются залежи полезных ископаемых. Существенную помощь при поисках скрытых ме- сторождений оказывают геохимические методы, особенно по ли- тогеохимическим ореолам рассеяния. Особенность производства поисковых работ в этом случае заключается в том, что геохими- ческие пробы отбираются непосредственно из скважин или с по- мощью специальных установок (СВА-2, СУГП-10), обеспечиваю- щих отбор геохимической пробы на забое. Гидропогружатель СУГП-10 позволяет проходить шпуры глубиной до 24 м с од- новременным автоматическим измерением гамма-активности по- род. Глубинные литогеохимические поиски обычно проводятся в районах, перспективность которых на обнаружение того или иного вида полезных ископаемых установлена по данным ранее проведенных геологических, геофизических и геохимических работ. В ряде случаев при благоприятных условиях развития вто- ричных литогеохимических ореолов возможно эффективное при- менение литогеохимической съемки с отбором проб из неглубо- ких (до 1 м) копушей. На Южном Урале при поисках медно- колчеданного оруденения таким образом были выявлены вто- ричные ореолы рассеяния при мощности рыхлых отложений до 30 м. 68
Интерпретация данных поисковых работ заключается в тща- тельном анализе всех имеющихся поисковых предпосылок и при- знаков на основе геологических карт. В СССР накоплен значи- тельный опыт поисков скрытых месторождений. Месторождения железных руд КМА и в Казахстане, бокситовые месторождения Северо-Онежского бассейна, слюдоносные пегматиты Кольского полуострова, нефтяные и газовые месторождения Тюменской об- ласти и многие другие не имели выходов на дневную поверх- ность и были открыты при помощи комплексов геофизических и геохимических методов. Поиски месторождений на дне океана. Наиболее благопри- ятными для образования месторождений полезных ископаемых являются пелагические области океана, где скорость осадко- накопления не более 1 мм за 1000 лет. Железо-марганцевые конкреции (ЖМК) впервые были об- наружены английской экспедицией на судне «Челенджер» в 1872 г. Через столетие (в 1974 г.) американская компания «Денси Венчурс» сделала заявку на открытое ею в Тихом океане месторождение ЖМК площадью 60 тыс. км2. СССР на- чал исследования в отношении распространения конкреций в Тихом и Индийском океанах на судне «Витязь» в 1957— 1968 гг. и с того времени поиски месторождений ЖМК ведутся систематически. Согласно декларации ООН (1970 г.) ресурсы морского дна являются общим достоянием всего человечества, а конвенция по морскому праву ООН (1982 г.) регулирует деятельность госу- дарств в водах Мирового океана. Основной метод поисков месторождений ЖМК представляет собой маршрутные наблюдения с морского судна, оснащенного приборами для изучения рельефа морского дна, состава донных отложений, водной среды и устройствами для отбора проб кон- креций и осадков их подстилающих. Четыре судна могут опо- исковать, как показали опыты, площадь 100 тыс. км2 за полтора года. При этом густота сети иробоотбора (станций) составляет от 25x25 км до ЮхЮ км. В результате поисковых работ фик- сируются места нахождения конкреций и очерчиваются площади пх распространения (пояса, поля) порядка 500—600 тыс. км2. ('-оставление сводных материалов поисковых работ и напи- сание отчета. Заключительным этапом обработки результатов поисковых рабо| является составление сводной поисковой карты, на которую по возможности должны быть вынесены все дан- ные- полевых наблюдений и результаты анализов поисковых работ. Если поисковые методы применяются в значительных объемах, поисковые карты составляются по каждому методу (геофизические, геохимические, шлиховые карты). К этим кар- там обязательно должны быть приложены карты фактического материала, на которые выносятся все точки наблюдения поиско- вых работ, расположение пунктов опробования рыхлых отло- жений, водных источников, структурно-поисковых выработок. 69
Анализ данных геологической съемки, наличие полезных ис- копаемых в районе и обобщенные результаты поисковых работ являются основой выделения перспективных участков для по- становки более детальных поисковых работ. В тексте отчета обязательно указываются исполнители, объ- емы и сроки выполнения полевых и камеральных работ, усло- вия производства, методика исследований, результаты, практи- ческие рекомендации и выводы. В текстовых приложениях к от- чету должны содержаться результаты анализов поисковых проб и необходимые описания справочного характера. ПОИСКОВО-ОЦЕНОЧНЫЕ РАБОТЫ Поисково-оценочные работы, именовавшиеся в прежних учеб- ных пособиях «поисково-разведочные» [9, 10], завершают про- цесс поисков месторождения. Они проводятся для того, чтобы отбраковать явно непригодные проявления полезных ископае- мых и выявить наиболее перспективные участки опоискованной территории, на которых предполагаются месторождения полез- ных ископаемых, для предварительной их разведки. На таких участках, охватывающих целые рудные поля, бассейны или их части, прогнозируются запасы полезного ископаемого, что слу- жит обоснованием для постановки здесь разведочных работ. Методика проведения поисково-оценочных работ имеет черты и поиска месторождения, пока последнее не обнаружено, и разведки, когда оно уже найдено. В этот период основное вни- мание уделяется геологическому изучению поверхности место- рождения, для чего проводятся крупномасштабные геологиче- ские съемки. Они сопровождаются детальными минералогиче- скими, геохимическими и геофизическими исследованиями участка, опробованием и документацией обнажений и поисково- разведочных выработок. Системы поисково-оценочных работ можно разделить на три группы: 1) системы приповерхностных горных выработок — ка- нав, шурфов, дудок, траншей; 2) системы неглубоких буровых скважин; 3) системы приповерхностных горных выработок и еди- ничных буровых скважин разных глубин. Эти системы стано- вятся начальными элементами будущих систем разведки соот- ветствующих месторождений. Крупномасштабные поисково-съемочные работы Крупномасштабные геологические съемки в районах боль- шинства твердых полезных ископаемых выполняются преиму- щественно в масштабе 1 : 10 000 или 1 : 5 000. Съемки месторож- дений нефти и газа, каменных углей, фосфоритов и некоторых других полезных ископаемых, занимающих обширные площади, выполняются в масштабе 1:25 000. Съемки масштаба 1:10 000 охватывают рудные поля площадью от 10 до 100 км2. Для не- 70
которых небольших и сложных месторождений уже в стадию поисков составляются геологические карты масштаба 1:2000, а иногда 1 :1000. Перспективные участки рудного поля, засня- тые в масштабе 1 : 10 000, должны быть изучены в более круп- ном масштабе. Крупномасштабная геологическая съемка должна завер- шаться к моменту окончания поисково-оценочных работ, чтобы ею можно было воспользоваться для прогнозирования распрост- ранения выявленных месторождений по площади и на глубину с целью их предварительной разведки. Для составления крупномасштабной карты особенно боль- шое значение имеет изучение геологической структуры исследуе- мой площади. Понимание структуры позволяет выяснить зако- номерности размещения тел полезных ископаемых в ее преде- лах и установить границы рудного поля или месторождения, выявленного в процессе поисково-оценочных работ. Структуры месторождений полезных ископаемых разнообразны, но все они подразделяются на две большие группы: складчатые и разрывные. Под структурой рудного поля подразумевается совокупность структурных элементов, влияю- щих па размещение и морфологический тип месторождений. Под структурой месторождения понимается совокупность структур- ных элементов, определяющих форму месторождения и распре- деление тел полезного ископаемого в его пределах. 'выяснение структуры рудного поля дает возможность наи- более эффективно выяви) ь выходы месторождений на поверх- ность н наметить участки возможного местонахождения скры- тых на глубине тел полезного ископаемого. При изучении рудных полей, приуроченных к складкам вмещающих толщ, главной целью является установление таких структурных элемен- тов складок, которые контролируют размещение рудных тел: ку- полов в тех случаях, когда залежи приурочены к ним; перегибов крыльев, если рудные тела образуются в местах таких переги- бов (рис. 22). Рудные поля, в которых размещение месторож- дений подчинено трещинным структурам, должны изучаться с таким расчетом, чтобы можно было определять рудоконтроли- рующие трещины среди их массы, не связанной с расположением рудных скоплений. Многие наблюдения показывают, что эндо- генные рудные месторождения редко находятся в полостях круп- ных разломов; они чаще приурочены к оперяющим трещинам. Месторождения в пределах трещинной структуры рудного поля часто находятся в искривлениях разрывных нарушений, в пере- сечениях трещинами контактов различных горных пород (рис. 23). Рудная минерализация в осадочных толщах часто приурочена к наиболее трещиноватым горизонтам. Большинство экзогенных месторождений, принадлежащих к осадочным образованиям, обладает структурами вмещающих толщ и поэтому структурные особенности последних целиком относятся к пластам полезного ископаемого. Все нарушения 71
Рис. 22. Тектоническая схема ртутного месторождения. I — контуры свит; 2 — осевая линия складки; Я — жила Секущая; 4— разрывные на- рушения. Римскими цифрами обозначены купоны Рис. 23. Скопление серебро-свинцовых руд месторождения на участке пересече- ния рудоносных трещин в известняках (по Т. М. Вировлянскому). 1 — сланцы; 2 — известняки первоначальной структуры рудоносной толщи или уголь- ной свиты равным образом касаются как пластов по- лезного ископаемого, так и слоев пустых пород. Те и другие могут оказаться смятыми в складки или смещенными по сбросам, но при этом их взаимное положение в каждом нена- рушенном блоке остается таким же, каким оно было до тектонических наруше- ний. Месторождения коры выветривания и многочис- ленные россыпи, т. е. ме- сторождения, связанные с формированием современ- ного или древнего рельефа земной поверхности, обла- дают структурами, обуслов- ленными этим рельефом и процессами, протекающими на земной поверхности в соответствии с климати- ческими особенностями различных географических зон. Глав- ными при изучении структуры таких месторождений являются геоморфологические и физико-географические исследования. Наблюдения над складчатыми структурами рудного поля или месторождения возможны обычно в отношении складок, ко- торые выявляются путем прослеживания маркирующих гори- зонтов в пределах участка исследования. Такие складки и яв- ляются основными элементами структуры рудного поля или ме- сторождения. Наблюдения складок возможны в естественных и 72
искусственных обнажениях. При этом отмечаются положение осевой плоскости и ориентировка оси складки, а также ампли- туды складчатых изгибов. Внимательно должны наблюдаться складки волочения, важные для понимания локализации неко- торых эндогенных образований. Все виды микроскладчатых де- формаций должны быть рассмотрены и зафиксированы. Следует различать признаки формирования мелкой складчатости путем скольжения с изгибом слоев и скалыванием частей изгибающе- гося слоя. При скольжении с изгибом часто образуются поло- сти или брекчированные участки, благоприятные для рудоотло- жения. Для строгого исследования складчатых структур практику- ется отбор ориентированных образцов, которые подвергаются микроструктурному анализу. Ориентированные образцы берутся так, чтобы одна из плоскостей образца совпадала со слоисто- стью или сланцеватостью. На выбранной плоскости такого об- разца вычерчиваются стрелки, указывающие азимут ее прости- рания и угол падения. Надвиги, сбросы, сдвиги и другие разрывные нарушения со значительными смещениями часто оказывают решающее влия- ние на распределение полезных минералов в пределах место- рождения и поэтому подлежат всестороннему изучению. Основ- ные наблюдения за разрывными нарушениями преследуют цели: а) определение относительного возраста тектонических дви- жений по смещенным жилам, дайкам и другим структурным эле- ментам, для чего строятся геологические разрезы в различных направлениях; б) определение амплитуды перемещений в различных частях нарушения путем непосредственных замеров и на основании геологических разрезов; в) выяснение последовательности движений и этапов текто- нического процесса путем изучения особенностей состава и структур минеральных образований в зоне нарушения; г) определение направления движения вдоль надвигов и сбросов путем тщательных замеров и последующего анализа элементов залегания трещин, сопряженных с надвигами и сбро- сами, и на основании исследований ориентированных образцов (шлифов) под микроскопом; д) выяснение роли трещин в процессе рудообразования с вы- делением рудоподводящих и рудовмещающих трещин посред- ством изучения вещественного состава и изменений как мине- ральных образований, заполняющих трещины, так и вмещающих горных пород. Следует иметь в виду, что тектонические движения нередко возобновляются по старым трещинам и перемещения по ним совершаются даже в противоположных направлениях по срав- нению с движениями прошлого. Многообразие в пространственной ориентировке и в про- исхождении тектонических трещин вызывает необходимость 78
статистического подхода к изучению их совокупностей. Для ана- лиза трещинной тектоники какого-либо участка должны быть выбраны соответствующие площадки с обнажениями горной по- роды в разных плоскостях; в подземных условиях удобно про- изводить замеры трещин на пересечении двух горизонтальных выработок (штрека и квершлага, штольни и орта). При этом соблюдаются следующие условия: 1) площадки для замеров трещин должны располагаться среди однородных горных пород равномерно на изучаемом участке; 2) производятся замеры всех без исключения трещин подряд; 3) на каждой площадке или выбранном интервале горных выработок должно быть сделано не менее 200 замеров; 4) результаты измерений наносятся на диаграммы, отдельные для каждой площадки. При соблюдении этих условий полученные диаграммы позволяют дать надеж- ную интерпретацию тектонических движений, вызвавших обра- зование выявленных систем трещин. Основные методы крупномасштабных геоло- гических съемок. Обычно крупномасштабная геологиче- ская съемка проводится на площади, уже покрытой ранее геологической съемкой масштабов 1:50 000, 1:100 000 или 1:200 000. Поэтому выбор площади для крупномасштабной съемки и ее границы устанавливаются достаточно точно в за- висимости от геологической позиции и размеров месторождений полезных ископаемых, предполагаемых в пределах перспектив- ных участков. Съемка может выполняться любым из известных методов: поперечными маршрутами, прослеживанием маркирующих го- ризонтов по простиранию или сплошным картированием обна- жений по площади. Выбор метода зависит от структуры участка и степени его обнаженности. Нередко бывает целесообразно сов- мещение двух методов съемки. При хорошей обнаженности воз- можно непосредственно прослеживание всех важнейших эле- ментов структуры рудного поля и тогда предпочтение может быть отдано методу прослеживания маркирующих горизонтов. Напротив, при большой мощности наносов более целесообразен метод поперечных маршрутов или сплошное картирование есте- ственных и искусственных обнажений-—картировочных скважин, канав и шурфов. Крупномасштабная геологическая съемка производится на топографической основе, которая должна отвечать установлен- ным требованиями по точности и содержанию. В практике имеют место два способа использования топографической основы при крупномасштабном картировании: 1) геологическое картирова- ние на ранее составленной топографической основе; 2) одно- временное составление топографической и геологической карт. При первом способе обнажения геологические границы и дру- гие геологические элементы наносят на готовую топографиче- скую карту непосредственно без дополнительных инструмен- тальных привязок, опираясь на ориентиры, имеющиеся на топо- 74
графической карте. Когда геологический пункт отстоит на зна- чительном расстоянии от топографического ориентира, его нано- сят на карту после измерения расстояния между пунктом и ориентиром рулеткой, а азимута — горным компасом. Только в некоторых случаях требуется инструментальное определение местоположения на карте отдельных пунктов геологических на- блюдений (на маркирующем горизонте, на контуре рудного тела). Инструментальное определение (привязка) совершенно необходимо для устьев буровых скважин или подземных горных выработок. Второй способ состоит из следующих трех последовательных этапов совместного ведения топографических работ и геологи- ческих наблюдений: 1. Одновременно производятся разбивка опорной топогра- фической сети топографом и осмотр обнажений с составлением структурно-геологической схемы участка геологом. 2. Проводится топографическая съемка с одновременным гео- логическим исследованием и описанием важнейших пунктов на- блюдений, которые привязываются инструментально в процессе совместной работы. 3. Производится увязка топографических измерений и геоло- гических наблюдений и совместное составление топографиче- ской основы с нанесением на нее геологических данных. Современное геологическое картирование состоит из цикла разнородных наблюдений—минералого-петрографических, гео- химических и геофизических, которые затем сопоставляются и позволяют получить наиболее обоснованное представление о структуре выявленных месторождений. Полевые работы при крупномасштабной съемке состоят прежде всего в описании естественных обнажений на картируемой площади. По этим опи- саниям составляется схематическая геологическая карта, кото- рая служит основой для проведения других исследований уже с точной инструментальной привязкой пунктов наблюде- ний и для заложения скважин картировочного бурения или рас- чисток. На участках, закрытых рыхлыми четвертичными отложени- ями, с целью выявления структуры толщ коренных пород и их литологического расчленения выполняются геофизические и гео- химические съемки. Наиболее распространенный геофизический метод при геологической съемке состоит в измерениях кажу- щихся электрических сопротивлений по профилям, ориентиро- ванным вкрест простирания общей геологической структуры. По кривым кажущихся сопротивлений составляется структурно- корреляционная карта, на которой выделяются зоны различного сопротивления, соответствующие положению различных горных пород. Там, где геофизические методы электрометрии, магнито- метрии или радиометрии не позволяют надежно расчленять гор- ные породы под чехлом рыхлых отложений, могут применяться геохимические съемки, если различные комплексы горных пород 75
обладают резко различным химическим составом, например из- вестняки и песчаники или граниты и базальты. Сопоставление схематической геологической карты с картой геофизических или геохимических наблюдений позволяет уточ- нить границы и характер различных горных пород на площади съемки и таким образом дать изображение геологической струк- туры, наиболее близкое к действительности (рис. 24, 25). Заключительным этапом крупномасштабной геологической съемки при мощном чехле наносов является проходка картиро- вочных скважин или канав и расчисток в пунктах, которые ос- тались нерасшифрованными на схематической геологической карте и на карте геофизических наблюдений. Нередко эти две карты в отдельных частях исследуемой площади дают противо- речивые показатели. В таких случаях и требуется проходка картировочных буровых скважин или расчисток. Чем менее обнажена картируемая площадь, тем больше требуется карти- ровочных выработок. Данные картировочных выработок расшиф- ровывают с большей или меныпей степенью достоверности гео- логическое строение на закрытых участках и позволяют оконча- тельно отрисовать крупномасштабную геологическую карту. Одна такая карта еще не содержит достаточной характеристики перспективы участка в отношении полезных ископаемых; на ней зафиксированы лишь некоторые минеральные проявления, сви- детельствующие о возможности выявления полезных ископае- мых, которые встретились в естественных обнажениях или вскрыты отдельными картировочными выработками. Для уста- новления перспектив закартированной площади в отношении по- лезных ископаемых необходимо проведение дополнительных по- исковых работ. В процессе крупномасштабной геологической съемки производятся гидрогеологические наблюдения, при ко- торых фиксируются все водные источники, колодцы и грунтовые воды, вскрытые в картировочных скважинах. На типичных и зна- чительных водопунктах должны быть определены дебит и хи- мический состав подземных вод. Поисковые методы в комплексе с крупномасштабной геоло- гической съемкой имеют целью обнаружение всех выходов по- лезных ископаемых на дневную поверхность и выявление уча- стков с благоприятной геологической обстановкой, в пределах которых можно ожидать полезные ископаемые под покровом рыхлых отложений или в пределах самих рыхлых отложений — в россыпях. Шлиховой метод в комплексе с крупномасштабной геологи- ческой съемкой применяется главным образом для опробования аллювиальных, делювиальных и элювиальных отложений в рас- падках, на склонах и водоразделах. Шлиховое опробование рых- лых отложений на площади рудного поля решает двойную задачу: с одной стороны, оно выполняет роль, подобную лито- геохимическому опробованию, выявляя механические ореолы рассеяния рудных минералов, а с другой — служит средством 76
Рис. 24. Выделения раз- личных геологических зон по кривым кажущегося со- противления (по А. В. Ве- шеву). Заштрихованы зоны высоких кажущихся сопротивлений. Римскими цифрами обозна- чены номера профилей Рис. 25. Геологическая карта участка, построенная по наблюдениям в обна- жениях и геофизическим данным (по А. В. Вешеву). 1 — мощные рыхлые отложе- ния; 2 — порфнритоиды; 3 — микрокварциты; 4 — кварц-хло- рит-серицитовые сланцы; 5 — порфироиды; 6 — туфы; 7 — хлорит-серицитовые сланцы; 8 — границы пород по геофизи- ческим данным, 9 — границы пород по непосредственным геологическим наблюдениям; 10 — линии тектонических на- рушений. Римскими цифрами обозначены номера профилей обнаружения промышленных россыпей там, где вместо рассея- ния, наоборот, произошла концентрация полезных минералов в рыхлых отложениях. 77
Для выявления полезных ископаемых, отличающихся по электропроводности от окружающей среды, применяются методы комбинированного профилирования естественного поля и заря- женного тела. Однако их применение ограничено тем, что боль- шинство руд с невысокой концентрацией полезных минералов (вкрапленных), а также окисленные руды не фиксируются электрометрией. При наличии в составе руд магнитных минералов — магне- тита и пирротина — целесообразно применение магнитометрии, дающей заметные магнитные аномалии даже при значительном покрове рыхлых отложений. Для урановых руд в процессе поисково-оценочных работ обя- зательна радиометрическая съемка. Основной является площад- ная гамма-съемка, выполняемая при хорошей обнаженности непосредственно по поверхности картируемой площади; при на- носах или большой мощности коры выветривания коренных по- род измерения активности производятся в коротких бурках по определенной сети наблюдений. Если в радиоактивных рудах имеет место смещение равновесия в сторону радия, то произво- дятся измерения бета-активности также по всей площади. Эма- национная съемка проводится главным образом на участках, закрытых современными отложениями с густой растительностью. Литогеохимическая съемка находит широкое применение при исследовании поверхности рудных полей и месторождений с целью оконтуривания рудоносных участков. Она выполняется и по коренным выходам рудоносных зон при хорошей обнажен- ности участка, и по рыхлым отложениям, покрывающим выходы рудных тел на поверхность. Типы месторождений и геофизические методы, применяемые в процессе поисково-оценочных работ Для определения типа найденного месторождения важно по- лучить хотя бы приблизительные представления о формах тел полезных ископаемых, об их пространственном положении и о характере контактов с вмещающими породами. Эти представ- ления иногда можно получить при помощи геофизических ме- тодов. Пластовые и пластообразные месторождения крупных размеров могут быть выявлены геофизическими мето- дами при достаточно благоприятных условиях по их физическим свойствам и залеганию. Месторождения с крутым падением пластов, выходящие на поверхность и прикрытые рыхлыми отложениями значительной мощности, могут быть обнаружены и выделены по линейным аномалиям на площади поисково-оценочных работ. В зависимо- сти от физических свойств полезного ископаемого и вмещающих горных пород для этого могут быть применены магнитометрия, гравиметрия, электрическое профилирование, радиометрия. 78
Пример магнитной аномалии над выходом медно-никелевого тела показан на рис. 21. Ана- лиз изменений вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности магнитного поля позволяет определить приблизительно мощность маг- нитного тела по профилю, угол падения и глубину залегания от дневной поверхности. По результатам геофизиче- ских исследований при полу- чении четких аномалий состав- ляются карты выходов пла- стов под наносами, которые служат основанием для зало- жения впоследствии разведоч- ных выработок. Пологозалегающие пласты Рис. 26. Кривая ВЭЗ, выделяющая известковистый горизонт высокого сопротивления (по Ю. В. Якубов- скому и Л. Л. Ляхову). р даны в Ом • м и свиты пластов могут обнару- живаться методами, способными фиксировать горизонтальные или слабонаклонные границы раздела в слоистых толщах: ВЭЗ (рис. 26) и сейсмометрией. Для установления границ распрост- ранения пологой залежи или серии залежей иногда может быть полезно магнитометрическое или гравиметрическое профилиро- вание, если контур месторождения достаточно четкий и вмещаю- щие породы существенно отличаются по магнитности или плот- ности. Положительные результаты геофизических исследований в отношении выявления и приблизительного оконтуривания по- логих пластовых и пластообразных месторождений достигаются чаще в толщах молодых слабо метаморфизованных отложений. В древних метаморфических толщах выделение залежей затруд- нено ввиду незначительных различий в физических свойствах пород, слагающих такие толщи. Массивы, штокверки и другие месторождения, близкие к изометричны м, обладающие большими разме- рами во всех трех измерениях пространства, во многих случаях благоприятны для применения геофизических методов при поис- ково-оценочных работах. Массивы кристаллических горных пород, являющиеся полез- ным ископаемым или несущие в своих пределах скопление цен- ных минералов (слюды, редкие металлы), обычно выделяются среди окружающих горных пород повышенной плотностью и магнитной восприимчивостью. Поэтому оконтуривание кристал- лических массивов может выполняться методами гравиметрии и магнитометрии. Интрузивы кислого состава в толщах древних метаморфических пород — гнейсов и кристаллических сланцев — выделяются благодаря пониженным плотностям и повышенной 79
радиоактивности. Интрузивы основного состава, напротив, дают более интенсивные магнитные аномалии. По этим признакам могут приближенно оконтуриваться месторождения вкраплен- ных медно-никелевых руд в ультраосновных породах, штоквер- ковые месторождения в гранит-порфирах и другие им подобные, если вмещающие породы отличаются по физическим свойствам от рудоносных интрузивов. Соляные купола и штоки успешно выявляются и оконтури- ваются гравиметрической съемкой. На таких месторождениях применимо также электрическое зондирование с целью опреде- ления глубин распространения соляных залежей, так как ка- менная соль обладает весьма высоким электрическим сопротив- лением. Над залежами магнезита устанавливаются настолько четкие магнитные аномалии, что по ним оказывается возмож- ным определить не только форму и элементы залегания рудного тела, но и приблизительно выяснить качество руд. На месторож- дениях хромита выявляются гравитационные аномалии, отобра- жающие линзовидные формы тел и дающие представления об условиях их залегания. Однако во многих случаях выходы руд- ных тел могут быть обнаружены под покровом рыхлых отло- жений только путем комбинированных исследований разными геофизическими методами. Так, богатые железные руды КМА не выделяются каким-либо одним методом. Только комплекс- ные гравиметрические, магнитометрические и сейсмометриче- ские работы позволили выявить и оконтурить рудные залежи на значительной глубине (рис. 27). На Лебединском месторож- Рис. 27. Результаты комплексных геофизических исследований над Лебе- динской залежью железных руд КМА (по А. И. Дюкову). 1 — подошва рудного тела по данным сейсмометрии; 2 — подошва рудного тела по данным разведочного бурения; 3 — железные руды; 4—1 — различные типы метамор- фических сланцев. Кривые: 8 — приращения магнитного поля; 9 — магнитной воспри- имчивости 80
дении КМА сейсмометрическими работами по методу прелом- ленных волн была определена подошва верхней обогащенной части железистых кварцитов. Магнитометрия дала зону пони- женных значений магнитной восприимчивости в местах залега- ния мартитовых руд. Гравиметрия в той же зоне показала наи- более высокие плотности, отвечающие лежащим здесь слабо- магнитным рудам. Жилы и маломощные пласты средних и малых размеров, являющиеся самыми распространенными объек- тами исследований в процессе поисково-оценочных работ, обна- руживаются и приблизительно оконтуриваются различными гео- физическими методами. Жилы и маломощные пласты полезных ископаемых в отно- шении их физических свойств можно подразделить на типы: 1) жилы, плохо проводящие электрический ток; 2) жилы с вы- сокой электропроводностью; 3) тонкие пласты с высокой элек- тропроводностью; 4) жилы, обогащенные магнитными минера- лами; 5) немагнитные жилы; 6) жилы радиоактивные. К первому типу относятся пегматитовые и кварцевые жилы с удельным электрическим сопротивлением в несколько тысяч ом-метров. Они выделяются при поисково-оценочных работах методом электрического профилирования и методом отношения потенциалов (ИЖ). Второй тип представлен рудными жилами с минералами, об- ладающими хорошей электропроводностью. Выходы таких жил под наносами обнаруживаются методами электрического про- филирования. К третьему типу принадлежат тонкие пласты антрацита, об- ладающие высокой электропроводностью. Они прослеживаются методом заряженного тела. В этих случаях применим также метод естественного электрического поля. К четвертой группе относятся жилы с пирротином и магне- титом, характеризующиеся высокой магнитной восприимчиво- стью. Они отчетливо выделяются в профилях детальной магнит- ной съемки (рис. 28). В пятый тип входят кварцевые и другие жилы, а также зоны рассланцевания и серицитизации среди горных пород повышен- ной магнитности. Такие жилы и зоны выделяются по понижен- ным значениям магнитной восприимчивости. Шестой тип включает разнообразные по минеральному со- ставу и генезису рудные жилы, небольшие дайки и зоны рас- сланцевания, обогащенные радиоактивными минералами. Ра- диоактивные жилы могут быть обнаружены эманационной съем- кой или гамма-съемкой. Нефть и газ накапливаются в определенных тектониче- ских структурах. Для их выявления и расчленения геологиче- ского разреза с выделением пластов горных пород, благопри- ятных для накопления нефти и газа (коллекторов), широко при- меняются геофизические методы. 81
Рис. 28. Графики изме- нения потенциала ес- тественного электриче- ского поля (1) и прира- щения вертикальной со- ставляющей напряжен- ности магнитного поля (2) над рудной жилой (по А. П. Соловову) Наиболее эффективным методом выявления нефтегазоносных структур является сейсмометрия. Метод отраженных волн обычно предшествует бурению структурно-поисковых скважин на нефть и газ. Основные требования к картографическим материалам Требования к картографическим материалам по результатам поисково-оценочных работ выражаются в том, чтобы все они выполнялись качественно и отражали комплексные показатели и данные, полученные в результате всесторонних минералого- петрографических, геохимических и геофизических исследований. Основные геологические элементы на поверхности и разведоч- ные выработки должны быть нанесены на карту с достаточно высокой точностью при помощи топографических инструментов. На крупномасштабных картах должны быть отображены сле- дующие элементы: а) контуры разновидностей горных пород, выделенных по стратиграфическому, литологическому, петрогра- фическому, фациальному признакам, и элементы их залегания; б) минеральный состав и текстурно-структурные особенности горных пород с соответствующими их петрографическими наиме- нованиями; в) контуры измененных пород в контактах, в коре выветривания, в тектонических зонах; г) складчатые и разрыв- ные нарушения, их элементы залегания, направления переме- щений по сбросам и надвигам, мелкая трещиноватость, зоны брекчии; д) контуры тел полезных ископаемых на выходах, как выявленные в естественных и искусственных обнажениях, так и предполагаемые по результатам геофизических и геохимических съемок и водные источники; е) горные выработки, буровые скважины, опорные естественные обнажения, топографические знаки и горизонтали. Кроме сводной карты крупномасштабной геологической съемки и выполненных поисковых работ должны быть состав- 82
лены карты результатов проведенных поисковых работ: геофи- зические, геохимические и шлиховые, обосновывающие изобра- жения геологической структуры и тел полезных ископаемых на закрытых частях закартированной площади. В зависимости от необходимости и направления дальней- ших работ на закартированной площади могут быть состав- лены карты специального назначения: структурные, минерало- гические, геоморфологические, гидрогеологические и др. Крупномасштабная геологическая карта сопровождается геологическими разрезами в том же масштабе. Все данные, помещенные на геологическом разрезе, должны быть увязаны с данными соседних разрезов и с геологической картой. Достоверность крупномасштабной геологической карты оп- ределяется точностью установления стратиграфического раз- реза осадочных отложений, детальностью расчленения извер- женных пород и изображения складчатых и разрывных нарушений. Степень точности изображения геологической струк- туры участка на карте зависит от числа наблюдений и правиль- ности их распределения в процессе съемки — более простые части исследуемой площади могут картироваться при более редкой сети наблюдений, чем сложные узлы, требующие зна- чительного числа наблюдений на единицу площади. Средний исходный показатель надежности изображения на карте — одна точка на 1 см2 —не может служить универсальным мери- лом достоверности геологической карты. В некоторых случаях на сложных структурах, как, например, в пределах древних метаморфических толщ, такая плотность сети наблюдений мо- жет оказаться недостаточной. При простом же геологическом строении картируемой площади такая плотность сети не нужна. Достаточность наблюдений при крупномасштабном карти- ровании и соответственно «кондиционность» карт масштаба 1:10 000 и крупнее должны определяться не числом и плот- ностью наблюдений, а степенью комплексного изучения геоло- гического строения картируемого объекта, степенью выяснения закономерностей распределения полезных ископаемых и точ- ностью нанесения геологических контуров. Наблюдения должны давать возможность выделять на карте пласты и другие эле- менты геологической структуры толщиной 1—2 мм. Точность нанесения контуров должна находиться в пределах точности топографической основы. Если геологическая карта, отрисованная в результате по- исково-оценочных работ, позволяет составить правильное пред- ставление о форме и условиях залегания выявленного место- рождения и дает основание прогнозировать распространение полезного ископаемого на глубину или дает возможность от- браковать заведомо непромышленные минеральные проявле- ния, то такая карта может считаться кондиционной. 83
Вскрытие и оконтуривание месторождений Чтобы определить качество обнаруженного полезного иско- паемого и проследить месторождение по поверхности, произво- дится расчистка естественных выходов тел полезных ископае- мых и проходятся неглубокие приповерхностные поисково-раз- ведочные выработки (канавы, шурфы, буровые скважины), вскрывающие выходы залежей под наносами. Кроме того, для выяснения перспектив распространения полезного ископаемого на глубину проходятся единичные более глубокие поисково- разведочные скважины и шурфы. При помощи этих немного- численных выработок с учетом данных геологического картиро- вания, геологических и геохимических поисковых работ про- изводится определение промышленного типа выявленного месторождения и решается вопрос о целесообразности поста- новки на нем разведочных работ. Оценка выходов месторождения основывается на геолого- минералогических данных, полученных в начальный период поисков и при крупномасштабном геологическом картирова- нии. При этом принимаются во внимание изменения, которые претерпевают залежи полезного ископаемого вблизи поверх- ности, подвергаясь физическому и химическому выветриванию. Вследствие этого тела полезного ископаемого на выходах часто сильно отличаются по минеральному, химическому составу и физическому состоянию от своих глубинных частей. Эти изменения первичных минеральных скоплений назы- ваются гипергенными, а приповерхностная часть земной коры, где протекают гипергенные процессы, называются зоной ги- пергенеза. По степени подвижности в зоне гипергенеза и спо- собности образовывать новые минеральные формы химические элементы делятся на три группы: элементы весьма подвижные, к которым относятся К, Na, Са, Mg; подвижные — Си, Ni, Со, Mo, U, Ra, Zn; малоподвижные — Ti, Al, Zr, Pt, Au, Sn, W, Hg и др. Некоторые элементы, как, например, железо, в различных условиях проявляют себя подвижными либо малоподвиж- ными. Среди малоподвижных элементов различают две подгруппы: 1) элементы устойчивых минералов; 2) элементы неустойчи- вых минералов. Элементы первой подгруппы образуют такие минералы, как окислы железа, марганца и алюминия, золото, платиноиды, касситерит, киноварь, хромшпинелиды, рутил, берилл, вольфрамит, флюорит, топаз, кварц, алмаз, слюда, ас- бест, корунд, монацит, гранат, апатит и др. Все эти минералы практически не изменяются в зоне гипергенеза и присутствуют на выходах тел полезных ископаемых в тех количествах, кото- рые свойственны глубинным частям этих тел. Они же слагают различные россыпи. Только наименее прочные из них (киноварь, вольфрамит, флюорит) подвергаются на выходах механиче- скому выкрашиванию и поэтому выходы оказываются несколько 84
обедненными по сравнению с частями тел, Не затронутых ме- ханическим нарушением. При оценке выходов рудных тел, сложенных устойчивыми минералами, следует учитывать возможность их обогащения этими устойчивыми минералами за счет выноса неустойчивых минералов за пределы рудных выходов, иногда на значитель- ные расстояния. Такой вынос может осуществляться в раство- рах, если элементы, составляющие неустойчивые минералы, подвижны, или механически — водными потоками и ветром при дроблении до пылеобразного состояния химически устойчивых, но физически непрочных минералов. Неустойчивые минералы, содержащие малоподвижные эле- менты, при разрушении в зоне выветривания преобразуются в более устойчивые. Это преобразование происходит часто без переноса элементов в силу малой подвижности последних и называется метасоматическим замещением. Среди окисленных и полуокисленных сульфидных руд обычно можно наблюдать метасоматическое замещение сульфидов минеральными новооб- разованиями зоны окисления. Пирит и марказит, а также пирротин, окисляясь, превра- щаются в легкорастворимые сульфаты железа. Сульфаты же- леза в водном растворе оказываются активными окислителями и ускоряют разложение как самих сульфидов железа, так и многих других сульфидных минералов. Медьсодержащие минералы, халькопирит и другие сер- нистые соединения подвержены легкому разрушению в кислой среде. Благодаря специфике этого металла на многих медных месторождениях образуется зона вторичного сульфидного обо- гащения на некоторой глубине под зоной выщелачивания и окисления. В зонах окисления медноколчеданных месторождений про- исходит накопление золота, освободившегося из растворенных сульфидов. Основная его масса скапливается в низах зоны окисления, обычно среди так называемой баритовой сыпучки с остатками кварца и гипса. Пентландит, главный сульфидный минерал никелевых руд, неустойчив на выходах рудных тел. Никелевый сульфат легко растворим и способен мигрировать с рассеянием растворов без образования из них вторичных никелевых минералов в значи- тельных количествах. Кобальтсодержащие минералы — линнеит, кобальтин, смаль- тин— неустойчивы в зоне окисления, и выходы кобальтсодер- жащих рудных тел обычно обеднены по сравнению с глубин- ными их частями. В присутствии мышьяка возможно накопле- ние кобальта в нижних частях зоны окисления в виде розового эритрина. При наличии гидроокислов марганца возможно на- копление кобальта из мигрирующих растворов путем его адсорбции. 85
Урановые минералы неустойчивы в зоне окисления и сам уран обладает весьма высокой подвижностью. Относительно более устойчивы гидроокислы урана и урановые черни, кото- рые обычно и наблюдаются в зоне окисления урановых место- рождений. Поэтому содержание урана на выходах обычно ниже, чем в глубинных частях рудных тел. Но в некоторых случаях при резком спаде кислотности растворов, несущих уран, могут образоваться богатые урановые «шляпы», в пределах которых наблюдаются разноцветные (от ярко-желтых до изумрудно-зе- леных) сульфаты, карбонаты, фосфаты и другие урановые минералы. Среди редких элементов различаются малоподвижные — бе- риллий, тантал, ниобий, цирконий и некоторые другие — и под- вижные благодаря повышенной растворимости — литий, цезий, редкие земли, кадмий, германий, скандий, индий, рубидий. Первые фиксированы в устойчивых минералах, встречающихся на выходах рудных залежей и в россыпях (колумбит, берилл, циркон); вторые, как правило, не образуют самостоятельных минералов и находятся в виде примесей и в рассеянном со- стоянии в минеральных видах, состоящих из других элементов. Уголь на выходах претерпевает глубокие изменения и его состав и свойства резко отличаются от тех, которые характерны для свежего угля из глубинных частей месторождений. Осо- бенно резкие изменения наблюдаются до глубин 10—20 м отч дневной поверхности, где происходит разложение органических соединений под влиянием процессов окисления. Некоторые морфологические особенности выходов полезных ископаемых. Залежи полезных ископаемых на выходах изме- няют первоначальные формы под влиянием химического и фи- зического выветривания, а коренные породы в приповерхност- ной части постепенно превращаются в элювий, который обычно маскирует залежи полезных ископаемых. Иногда в элювии сох- раняются морфологические черты залежей, но размеры их несколько преувеличены вследствие механического «располза- ния» разрушенных частиц. На склонах возвышенностей элювий под действием силы тяжести и водных потоков перемещается на значительные рас- стояния и превращается в делювий. В делювии иногда накап- ливается большое количество обломков руд, превышающее отно- сительное количество рудного материала в коренном залегании. Тем самым создается ложное впечатление о размерах коренных выходов рудных залежей, которые в действительности могут быть небольшими. Такие накопления в делювии характерны для устойчивых минеральных комплексов залежей полезного ископаемого — кварцеворудных жил, скарнов и им подобных. Наоборот, если рудный материал легко разрушается и уносится, а вмещающие горные породы более устойчивы, то даже круп- ные рудные тела, такие, как сульфидные залежи или соли, слабо проявляются в делювии. Устойчивые полезные минералы 86
при дальнейшей переработке де- лювия уходят в аллювиальные отложения речных долин, где при достаточно высокой кон- центрации могут образовать про- мышленные россыпи. Чем по- ложе склон, тем шире разверты- вается веер рассеяния полезных минералов, и чем круче склон, тем веер уже. Горизонтально залегающие пластообразные тела полезных ископаемых на склонах показы- вают мощность большую или меньшую, чем в действительно- сти имеет такое тело. Мощность пластов рыхлых и сыпучих по- лезных ископаемых (пески, бу- рые угли) или пластичных глин обычно сильно преуменьшена на выходах, и они часто изгибаются вниз по склону. Выходы же плас- тов крепких полезных ископаемых тях рельефа нагромождения камен Рис. 29. Деформация кварцевой жилы у выхода на дневную по- верхность на месторождении Чалкуйрюк. 1 — кварц жильный; 2 — разрушенный роговик; 3 — плотный роговик образуют в пониженных час- зых глыб, создающих впечат- ление очень мощного выхода. Залежи полезных ископаемых, отличающихся повышенной прочностью, дают на поверхности выступы. Мощные кварцевые и пегматитовые жилы в условиях молодого быстро развиваю- щегося рельефа образуют стены, возвышающиеся на многие метры над менее крепкими вмещающими породами. Иногда на выходе тело полезного ископаемого приобретает обратное падение, обусловленное сдвижением разрушенного приповерхностного слоя горных пород вместе с верхней частью залежи (рис. 29). Залежи полезного ископаемого на выходах нередко вызы- вают обрушения или оседания поверхности вследствие выще- лачивания большей части рудного вещества в процессе его окисления. Ввиду уменьшения объема тела полезного ископае- мого вблизи выхода образуются пустоты, которые при наличии потока подземных вод могут дополниться еще и карстом. В ре- зультате вмещающие породы на выходе окисленных залежей прогибаются, а затем образуются значительные оседания или провалы. Так возникают отрицательные формы в рельефе над выходами тел полезных ископаемых, противоположные высту- пам крепких рудных тел. Когда тело полезного ископаемого и образовавшийся в ре- зультате окисления и деятельности подземных вод карст нахо- дятся на значительной глубине, проседания поверхности может 87
не произойти и деформация проявится только в трещиноватости и брекчировании горных пород. Известны случаи, когда окисление рудных залежей вызывает не уменьшение, а увеличение их объема вблизи выхода. Так, ар- сенопиритовые залежи при интенсивном преобразовании арсено- пирита в скородит увеличиваются в объеме примерно в два раза. Последний, увеличиваясь в объеме, выходит за пределы залежи и раздвигает вмещающие породы. Оценка месторождений по выходам полезного ископаемого. Геолого-минералогическая оценка выходов полезных ископае- мых, измененных гипергенными процессами, сводится к анализу наблюдаемых минеральных комплексов и условий их залегания, что позволяет схематически реставрировать первоначальную форму залежи полезного ископаемого и ее минеральный состав. На основании анализа данных по выходу можно предположить наличие и характер зоны вторичного обогащения на глубине. Зона окисления сульфидных месторождений в большей или меньшей степени освобождается от серы и большинства тяже- лых металлов. На их месте остаются окислы и гидроокислы (Si2O3, Fe2O3, МпО2, А12О3) в различных сочетаниях. В зависи- мости от степени окисления в приповерхностной части рудной залежи вместе с окислами встречаются сульфиды, слегка затро- нутые окислением, или только их редкие частицы, окруженные минеральными новообразованиями. В конечной стадии окисле- ния сера и тяжелые металлы выносятся полностью за пределы выхода. В некоторых случаях возникают естественные препят- ствия выносу металлов из зоны окисления. Жильные минералы и вмещающие горные породы, способные понижать кислот- ность растворов (например, известняки), удерживают часть растворенных металлов в пределах зоны окисления. Происходит также адсорбирование катионов некоторых металлов гидоокис- лами, способствующее задержанию металлов в зоне окисления. Таким образом, в зоне окисления осаждаются карбонаты тяже- лых металлов; в определенных условиях образуются сульфаты, соли фосфорной, мышьяковой и других кислот, силикаты и ми- нералы переменного состава, образовавшиеся в результате рас- пада гелей. Полезные минералы в зоне окисления сульфидных месторож- дений обладают совершенно другими свойствами по сравнению с первичными сульфидами и поэтому обогащение или другая переработка окисленных руд требуют иных, технологических ре- шений. Окисленные цинковые, никелевые, мышьяковые, сурь- мяные и молибденовые руды, особенно с низким содержанием металла, практически не используются промышленностью. Нап- ротив, благородные металлы — золото, серебро и платина, пере- ходя в зоне окисления в свободное состояние, легче извлека- ются из окисленных руд, чем из сульфидных. Минералогическое изучение выходов заключается в выявле- нии и определении: а) остаточных первичных минералов; 88
б) вторичных (гипергенных) минералов зоны окисления; в) структуры и цвета остаточных лимонитов; г) пустот от выще- лачивания первичных минералов; д) псевдоморфоз по первич- ным минералам. В зависимости от местных условий элементы приобретают решающее значение в оценке выходов месторождения. Остаточные первичные минералы присутствуют в окисленных рудах в количествах от единичных едва заметных зерен до пре- обладающих скоплений в рудах слабо окисленных. Для установ- ления количественных соотношений отдельных минералов — руд- ных и жильных, первичных и окисленных — достаточно на плоскостях обнажений или образцов произвести суммарный пло- щадной обмер каждой разновидности минералов. Процесс об- мера заключается в отборе по плоскости обнажения штуфов полезного ископаемого, обычно по линиям вкрест простирания тела. В каждом штуфе на его поверхности измеряются прибли- зительно площади зерен минерала или минерального комплекса. Затем они суммируются и из отношения суммы площадей, заня- тых определяемым минеральным комплексом, ко всей площади поверхности штуфа вычисляется ориентировочное содержание данного минерала (комплекса минералов) в руде. Выполнение спектральных анализов штуфов дополняет данные для оценки содержаний полезных компонентов в пробах из зоны окисления. Гипергенные минералы определяются с большим трудом. Они обычно загрязнены примесями, покрыты корочками и на- летами постороннего материала, прежде всего гидроокислами железа и марганца. Поэтому в образцах из зоны гипергенеза установить их содержание путем непосредственных наблюдений или невозможно, или оно определяется частично по тем мине- ральным скоплениям и зернам, которые свободны от маскирую- щих их примесей и покрытий. Для ориентировочного определения содержаний гипергенных минералов наряду с минералогическими исследованиями образ- цов применяются химические анализы проб. Путем расчетов со- держаний металлов в выявленных остаточных первичных мине- ралах определяется количество металла, предположительно заключенного в гипергенных минералах, зная же примерно, какие гипергенные минералы находятся в составе окисленной руды, можно рассчитать их количество. Для полевой оценки вы- ходов достаточно выявить наиболее характерные «типоморфные» минералы зоны окисления, по которым можно судить об их количествах с учетом данных химических анализов проб. Часто приходится ограничиваться только качественными данными о минеральном составе окисленных руд для того, чтобы судить о минеральном составе первичных руд. Например, наличие ка- ламина и смитсонита свидетельствует о присутствии в первич- ных рудах сфалерита; церуссит и англезит свидетельствуют о первичном галените; молибдит и повеллит — о молибдените; малахит — о медных сульфидах. 89
Рис. 30. Схемы структур лимонитов: а — листовая ячеистая лимонита по молибдениту; б — лимонита по халькопириту; в — треугольно-сферическая лимонита по борниту; г — контурная ящичная лимонита по тетраэдриту. / — границы ячейки; 2 — листовые лимонитовые зерна; 3 — мелкие кварцевые про- жилки. Месторождения: I — Саито-Кино в Аризоне; II— Хоткннс в Квинсленде Иногда по структуре лимонитов и их цвету можно определить состав первичных руд. Изучение структуры лимонита там, где нет ни первичных минералов, ни гипергенных рудных новообра- зований, дает возможность в некоторых случаях определить не только качественный состав первичных руд, но и примерные ко- личественные соотношения первичных рудных минералов. При этом необходимо научиться различать лимониты, образовавши- еся на месте за счет преобразования первичных минералов, и лимониты, привнесенные из других частей рудной залежи или вмещающих горных пород. Первые образуют структуры, отра- жающие особенности первичных минералов, и по ним можно определять минеральные виды в первоначальном состоянии руд- ного тела. Так, в первичных сульфидах почти всегда имеются трещинные системы, обычно связанные со спайностью мине- ральных агрегатов или с характером сростков минеральных зерен. В таких трещинках создается устойчивый кремнисто-ли- монитовый ячеистый скелет (рис. 30). Этот скелет затем запол- няется гипергенными новообразованиями или частично остается пустым. Пустоты от выщелоченных первичных минералов могут ока- зать помощь в определении первичного минерального состава залежи полезного ископаемого. На поверхности выхода наиме- нее стойкие минералы, растворяясь или подвергаясь механи- ческому разрушению, оставляют пустоты в крепкой окружающей минеральной массе. Эти пустоты сохраняют формы бывших там первичных минералов, как, например, кубические пустотки от кристаллов пирита, продолговатые — от кристаллов антимонита, вольфрамита и других удлиненных минералов. По таким пустот- кам можно установить качественный состав первичной руды и приблизительно подсчитать количества полезных минералов в определенном объеме, т. е. определить их содержание в руде. 90
Псевдоморфозы по первичным минералам, которые часто наблюдаются в зоне окисления, по своим формам и составу ми- неральных новообразований дают возможность определить ми- нералы, находившиеся там до преобразования минеральных комплексов в зоне окисления. Чаще всего псевдоморфозы бы- вают выполнены вторичными минералами того же металла, ко- торый находился в составе первичного минерала. Так, например, широко известны псевдоморфозы лимонита по пириту, псевдо- морфозы окисленных сурьмяных минералов (охр) по антимо- ниту, тунгстита по вольфрамиту; остаточные черни иногда нас- ледуют формы первичных минералов урана. Определения содержания по псевдоморфозам совместно с определениями по пустоткам выщелачивания и по структурным лимонитам могут дать наиболее полную картину и количественную характери- стику первичного состава руды, глубоко окисленной на выходе. Оценка выходов нерудных полезных ископаемых отличается своими особенностями. Выходы угольных пластов, например, часто совершенно изменены. Обычно они приобретают различ- ную окраску в зависимости от примесей, находящихся в угле. При значительном содержании пирита угольный пласт на вы- ходе окрашивается в буроватые цвета или покрывается белова- тыми налетами от выделений железных сульфатов — меланте- рита. Если выветривание выразилось в интенсивном механиче- ском разрушении угля, протекавшем более быстро, чем химическое превращение, то цвет существенно не меняется и выход представлен размазанной сажистой массой. При более глубоком химическом выветривании, когда разрушаются пол- ностью органические соединения, на выходе угольного пласта образуются рыхлые беловато-серые землистые скопления — так называемая «меловка». Пласт угля, залегающий наклонно, в случае глубоких изменений на выходе наблюдается в виде едва заметного прослоя темного или серовато-белого цвета. Иногда пласты угля на выходах настолько осветлены и окра- шены в несвойственные углю цвета, что эти пласты невозможно различить. При крутом падении пластов их выходы маскиру- ются еще более разрушенным материалом боковых пород; на поверхности образуются скопления глинисто-илистых продуктов. Для оценки выявленного месторождения кроме представле- ний о минеральном составе и приблизительном содержании по- лезных компонентов необходимо выяснить его размеры. Анализ данных по выходам позволяет определить длину и мощность зоны, заключающей в своих пределах полезное ископаемое, или площадь обнаженной части месторождения. Размеры выхода, измененного процессами химического и механического выветри- вания, могут быть большими или меньшими по сравнению с раз- мерами обнаружения первичной залежи. Чем глубже окислен выход, тем большими могут быть эти различия. Лимонит обла- дает способностью загрязнять окружающие породы, поэтому размеры железной шляпы обычно больше первичного обнаже- Й
ния рудной залежи. Переотложение гипергенных минеральных новообразований, таких, как смитсонит, может значительно рас- ширять площадь рудных выходов относительно первоначальной. С другой стороны, маскировка выходов, как в случае угольных месторождений, может создать ложное впечатление о малых размерах пластов или даже об их отсутствии. Все это вместе с необходимостью получения возможно более свежего материала для определения качества полезного ископаемого заставляет углубляться в пределы выхода с помощью различного рода вы- работок, или, другими словами, вскрывать выход. Вскрытие выходов полезного ископаемого. Всякий выход по- лезного ископаемого, как возвышающийся в обнажении, так и прикрытый слоем рыхлых отложений, должен быть изучен не только с поверхности, но и на некоторую глубину. В противном случае редко можно получить правильное представление о типе месторождения. Чтобы эффективнее выполнить вскрытие выхо- дов, последние должны быть как-то очерчены предварительно и предположительно установлены элементы залегания обнажаю- щихся тел полезных ископаемых. В тех случаях, когда выходы слабо изменены в зоне окисления или представлены прочными минеральными образованиями, четко выделяющимися на по- верхности, установить их размеры и условия залегания тел по- лезных ископаемых не представляет большого труда. Когда же выходы залежей сильно изменены, замаскированы и прикрыты рыхлыми элювиальными или делювиальными отложениями, при- ходится потратить немало сил и времени на их оконтуривание, прежде чем приступить к вскрытию. Для этого проводятся крупномасштабные геофизические, геохимические и минерало- гические исследования по поверхности. При поисково-оценочных работах на небольших участках с целью оконтуривания выходов полезного ископаемого исследо- вания выполняются главным образом по коренным породам. При полной обнаженности коренных горных пород, к которым приурочены повышенные концентрации радиоактивных элемен- тов, может проводиться детальная гамма-съемка полевыми ра- диометрами с отбором контрольных проб для лабораторных испытаний. Если же коренные рудоносные породы прикрыты рыхлыми отложениями, применяется эманационная съемка двумя или тремя указанными методами, взаимно контролирую- щими друг друга. Такие детальные съемки выполняются по сети от 50X5 м (при масштабе 1 :5000) до 10x5 м (при мас- штабе 1 : 1 000). Отбор проб в рыхлых отложениях производится на всю их глубину для изучения вторичных ореолов рассеяния урана. Взя- тие проб из коренных пород для люминесцентного и других лабо- раторных анализов с попутным геолого-минералогическим изу- чением рудных выходов дает возможность изучить в достаточ- ной степени выходы урансодержащих залежей для того, чтобы приступить к их вскрытию и исследованию на больших глуби- 92
Рис. 31. Купрометрнческая карта Кальмакырского медного штокверка (по А. В. Королеву и М. Ф. Зенину), 1 — безрудные породы; 2 — рудоносные породы с содержанием меди до 0,2%; 3 — породы с содержанием медн 0,2—0,5 %; 4 — окисленные руды с содержанием меди 0,5—1%; 5 — окисленные руды с содержанием меди 1—3 %; 6 — общий контур шток- верка с учетом данных последующих буровых скважнн; 7 —контур окисленных руд по данным бурения; 8 — контур окисленных руд по данным купрометрнческой съемки; 9 — шурф; 10 — скважина; 11 — шурф-скважнна нах. На площади, где можно предполагать выходы медных руд по специфической зеленоватой окраске и по распространению лимонитов, свидетельствующих о повышенных концентрациях меди, целесообразны наблюдения с отбором проб. Чтобы со- кратить число точных химических анализов, можно проводить определения содержаний меди визуально и с применением полу- количественных полевых анализов. В результате составляется карта, на которую наносятся данные анализов и наблюдений и очерчиваются площади с различными содержаниями металла (рис. 31). Способы вскрытия выходов полезных иско- паемых. Для более полного изучения и опробования выходы полезного ископаемого вскрывают при помощи различных по- 93
верхностных выработок (расчисток, канав, шурфов) и коротко- метражных скважин. Применяемые способы вскрытия выхода полезного ископаемого зависят в основном от мощности пере- крывающих его отложений и степени изменения выхода. При незначительной мощности перекрывающих отложений и отно- сительно слабом изменении выхода нет необходимости в боль- шой углубке. В таких случаях обычно производятся неглубокие расчистки с целью удаления с поверхности посторонних облом- ков и частиц каменного материала. Если мощность наносов более 0,5 м или выход полезного ископаемого представлен развитой зоной окисления, то необхо- димо более глубокое вскрытие. Это производится с помощью ка- нав или шурфов. Канавы проводятся вкрест простирания геоло- гической структуры и выходов тел полезных ископаемых, реже по простиранию последних. С их помощью производится углуб- ление внутрь окисленной части залежи до 1 м. Если мощность выхода более 30 м, то можно использовать пунктирные канавы (длина канавы 5 м, далее 5 м перерыв, затем снова 5 м канавы, перерыв и т. д.). При вскрытии выхода рудного тела, имеющего изометричную форму выхода и большую площадь, целесооб- разно применять сеть мелких шурфов или короткометражных (щуповых) скважин. При мощности наносов от 3 до 10 м целесообразно вскрывать выходы полезного ископаемого мелкими шурфами, дудками и скважинами. Последние эффективны для вскрытия относительно простых и крупных залежей полезного ископаемого. На выбор способа вскрытия влияют также условия залегания тел полез- ных ископаемых: углы падения пластов, обводненность участка, рельеф местности. Вскрытие выходов на склонах и при значи- тельной обводненности рационально выполнять короткими штольневыми врезами, весьма удобными для откатки отбитой массы пород и для спуска воды самотеком. Обводненность или валунистость наносов может заставить предпочесть шурфам буровые скважины. При мощных наносах, превышающих 10 м, для вскрытия выхода полезного ископаемого проходятся главным образом буровые скважины, реже шурфы. Из шурфов на пересечении выхода полезного ископаемого под наносами задаются рассечки для исследования выхода в нескольких пунктах. Если позво- ляет рельеф местности, то всегда следует воспользоваться воз- можностью проходки коротких штолен, вскрывающих выходы залежи на склоне возвышенности, покрытой делювием. Число выработок, вскрывающих выходы тел полезных иско- паемых под наносами, должно быть минимальным и достаточ- ным для решения двух основных задач: 1) получения каменного материала в виде образцов и проб, необходимых для надежной характеристики зоны гипергенеза и суждения о характере по- лезного ископаемого в первичном его состоянии; 2) приближен- ного оконтуривания выходов полезного ископаемого на изуча- 94
Рис. 32. Геологический разрез Белгородского месторождения железных руд КМА (по В. М. Крейтеру). / — четвертичные суглинки; 2 — третичные пески; 3—мел; 4— мергель; 5 — извест- няки; 6—пески; 7—пески и глины; 8—юрские пески и глины; 9 — карбоновые из- вестняки; 10— богатые железные руды; // — докембрийские кварциты; 12— докемб- рийские сланцы емом участке с целью определения их общих размеров и эле- ментов залегания тел полезного ископаемого вблизи поверхности. Решение этих основных задач дает основание при положитель- ной оценке выходов полезных ископаемых продолжить иссле- дования глубинных частей месторождения. Прогнозирование и вскрытие месторожде- ния на глубине. Месторождения полезных ископаемых полностью или частично находятся на значительных глубинах от дневной поверхности. Так, например, месторождения угля Саарбрюкенского каменноугольного бассейна, железных руд КМА и многие другие месторождения рудных и нерудных по- лезных ископаемых залегают на глубинах без выхода на днев- ную поверхность. Но и большая часть месторождений, обнажа- ющихся на поверхности, погружается на глубину тем большую, чем круче угол падения залежей. Следовательно, на стадии по- исково-оценочных работ приходится иметь дело в основном с объектами, лишь слегка обнаруживающими себя на выходах и в большей части или полностью «слепыми», находящимися на значительных глубинах. Слепые месторождения подразделяются на две группы: 1) никогда не выходившие на дневную поверхность; 2) прежде выходившие на поверхность, но затем перекрытые более моло- дыми отложениями (рис. 32). Те и другие месторождения тре- буют различных подходов при поисках. 95
В стадию поисково-оценочных работ необходимо получить некоторые сведения о месторождении в отношении распростра- нения полезного ископаемого в глубинных, скрытых от непо- средственного наблюдения частях. Эти сведения получают пу- тем проходки единичных буровых скважин и в исключительных случаях при помощи глубоких шурфов, иногда с ответвлениями подземных горизонтальных горных выработок. Проведение по- исково-разведочных выработок необходимо не только для под- тверждения факта распространения полезного ископаемого в недрах перспективного участка, но и для отбора достаточно представительных проб с целью установления качества полез- ного ископаемого. Основанием для заложения поисково-разведочных скважин или глубоких шурфов, рассчитанных на выявление слепых ме- сторождений или отдельных слепых залежей полезного ископае- мого, служит геологический прогноз распространения полезного ископаемого в глубину. Исходными данными для такого прог- ноза являются: геологическая крупномасштабная карта перспек- тивного участка, составленная в начальный период поисково- оценочных работ; результаты крупномасштабных геофизиче- ских и геохимических исследований, выполненных одновременно с геологической съемкой или ранее; результаты вскрытия выхо- дов полезного ископаемого. Из поисковых критериев для прогноза распространения по- лезного ископаемого на глубину решающая роль принадлежит закономерным связям геологической структуры и тел полез- ных ископаемых. Все пластовые и пластообразные месторожде- ния углей, черных и цветных металлов, строительных материа- лов прогнозируются на глубину на основании их положения в складчатых структурах с учетом стратиграфического и лито- логического контроля. Такие месторождения и залежи обычно повторяют изгибы пластов вмещающих горных пород. Зная по карте положение складок, можно с уверенностью предсказать направление возможного распространения залежей полезного ископаемого. Большинство нефтяных месторождений приурочено к куполам брахиантиклиналей, чем и обосновывается прогноз нефтеносности на перспективной площади. Многие рудные ме- сторождения, представленные разнообразными жилами, законо- мерно связаны с трещинной структурой вмещающей среды; прогноз распространения рудных жил на глубину опирается на ориентировку и протяженность зон трещиноватости, контроли- рующих оруденение. Однако и другие поисковые критерии и признаки, такие, как магматогенные, минералогические, геохи- мические и геофизические, играют немаловажную роль в пред- сказании слепых рудных тел на глубине. При прогнозировании распространения полезного ископае- мого в глубинных частях месторождения одновременно прогно- зируется и его качество. Прогноз качества основывается на изу- чении выходов полезного ископаемого при их вскрытии. Как 96
Рис. 33. Заложение структурно-поиско в о й скважины на основании изучения структуры сле- пого месторождения и данных геохимической съемки (по В. П. Фе- дорчуку). 1 — перекрывающие сланцы; 2 — подстилающие извест- няки; 3 — зона взбросо на- двига; 4 — рудовмещающий горизонт; 5 — рудные за- лежи; 5—-кривая измене- ния содержания ртути на выходах коренных по- род; 7 — точка антикли- нального перегиба на оси складки перекрывающих сланцев; 8— место заложе- ния и направление проек- тируемой перво)! структур- но поисковой скважины указывалось выше, ряд признаков в зоне гипергенеза позволяет составить представление о характере полезного ископаемого в первичном его состоянии ниже этой зоны. Если же месторожде- ние не обнажается на дневной поверхности или под рыхлыми отложениями небольшой мощности и нет возможности непосред- ственного наблюдения минеральных комплексов, составляющих залежь полезного ископаемого, то прогнозирование качества по- лезного ископаемого слепого месторождения возможно лишь на основании геологической аномалии. Интенсивность магнитной аномалии над слепой залежью в какой-то степени говорит о ха- рактере магнетитовых залежей, скрытых на глубине. По завершении исследований поверхности участка, в недрах которого предполагается месторождение определенного про- мышленного типа, на основании оценки выходов и геологи- ческой аналогии производится проверка прогноза на глубину, которая осуществляется преимущественно буровыми скважи- нами (рис. 33). Следует стремиться сделать это с минимальным числом буровых скважин, которые зафиксировали бы наличие полезного ископаемого на глубине и дали фактический камен- ный материал для определения его качества. В общем случае достаточно трех-четырех скважин, вскрывающих полезное иско- паемое ниже зоны гипергенеза на малой и большой глубинах или при горизонтальном положении залежи в нескольких уда- ленных друг от друга пунктах. При сложном геологическом строении рудного поля может потребоваться большее число скважин, так как неоднородность такого месторождения вызо- вет необходимость дифференциальной проверки разобщенных и разноориентированных залежей полезного ископаемого в раз- 4 Заказ № 2791 97
Личных частях месторождения (жильного поля, кольцеобразной скарновой зоны и т. п.). Весьма сложные и мелкие месторожде- ния ценных полезных ископаемых — оптических минералов, дра- гоценных камней, золотокварцевых жил, редкометальных гнезд — могут потребовать уже в стадию поисково-оценочных работ применения подземных горных выработок для подтверж- дения распространения полезного ископаемого в недрах. В результате всего комплекса поисково-оценочных работ — от крупномасштабного геологического картирования, геофизи- ческих, геохимических и минералогических исследований на по- верхности до вскрытия полезного ископаемого на глубине — по- лучаются сведения, которые дают представление о возможной площади и глубине распространения полезного ископаемого и его качестве. Месторождения, обнажающиеся на дневной по- верхности, довольно четко оконтуриваются по их выходам и лишь контур месторождения на глубине остается открытым или может быть проведен только предположительно на основании пределов геологической структуры, вмещающей тела полезного ископаемого, и геофизических аномалий, соответствующих местонахождению полезного ископаемого. Если установлена рудоносность некоторого структурного элемента — складки или трещинной зоны, то границы предполагаемого оруденения мо- гут быть проведены по этим структурам. Если установлена достаточно четкая связь рудного тела с магнитной, гравимет- рической или иной аномалией, то по контурам таких аномалий можно провести предположительно границу месторождения. Объектами поисково-оценочных работ на дне океана явля- ются зоны или рудные районы площадью 90— 100 тыс. км2. На этих площадях сеть наблюдений (станция) сгущается по мере необходимости и в результате оконтуриваются участки, могущие иметь промышленное значение, обычно до 60 тыс. км2. Такие участки уже могут быть названы месторождениями. ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ВЫЯВЛЕННЫХ В ПРОЦЕССЕ ПОИСКОВ По результатам поисковых работ должна быть сделана оценка месторождения в отношении его геологических особен- ностей, благоприятствующих или затрудняющих разработку и переработку полезного ископаемого, для чего выясняются в первом приближении условия залегания и качество полезного ископаемого. Необходимо также учесть ориентировочно и воз- можный масштаб месторождения, и экономику района, чтобы подойти к выяснению некоторых элементов экономической оценки месторождения. Основной задачей геолога в поисково-оценочную стадию является определение промышленного типа месторождения. Оп- ределив промышленный тип месторождения, разведчик получает средство для решения последующих задач исследования — зало- жения поисково-разведочных выработок, применения методик 98
изучения качества полезного ископаемого и др. Установление промышленного типа выявленного месторождения в комплексе с накопленными данными по его геологическому строению дает основание для приблизительного определения размеров место- рождения, проведения его общего контура и в итоге для гео- лого-экономической его оценки. Следует, однако, иметь в виду, что большая часть характеристик, полученных при поисковых работах, является не более как обоснованным предположением. Технологические свойства полезного ископаемого на этой стадии оцениваются по аналогии с хорошо изученными ранее подоб- ными месторождениями. Материалы, получаемые в результате поисковых работ, позволяют сделать несколько предположений о формах месторождения, о запасах и качестве полезного ис- копаемого. Эти различные предположения могут служить от- правными пунктами для различных вариантов геолого-эконо- мической оценки выявленного месторождения. Несмотря на недостаточность данных в стадию поисков для надежной оценки месторождения, опыт показывает, что эти ра- боты дают возможность отбраковать значительную часть явно непромышленных минеральных скоплений и обосновать целе- сообразность разведки перспективных объектов. В результате проведенных работ, детальных на поверхности, особенно на выходах полезного ископаемого, и едва коснув- шихся глубинных частей месторождения, представления о пос- леднем неравноценны в различных его частях. Как правило, в приповерхностной части имеется больше наблюдений обнаже- ний как естественных, так и искусственных, вследствие чего складываются довольно определенные представления о формах залежей и качестве полезного ископаемого. Но наблюдения на месторождении в приповерхностной части не всегда можно рас- пространить на его глубинные участки без поправок. С глуби- ной размеры залежей могут увеличиваться или уменьшаться; может существенно изменяться качество полезного ископаемого. Единичные наблюдения на глубине, проведенные в буровых скважинах, дополняют представления о месторождении, сфор- мированные на основании изучения поверхности, но они на- столько малочисленны, что ими нельзя воспользоваться для надежной характеристики свойств месторождения в глубинных его частях. Поэтому всегда по окончании поисково-оценочных работ одна часть месторождения, обычно близкая к поверхно- сти, изучена более основательно, а другая, большая часть изу- чена слабо. В соответствии с различной степенью изученности участка, где выявлено месторождение, определение свойств последнего более достоверно в одной части и менее достоверно в другой. В приповерхностной части обнажающегося месторождения, а также на участке слепого месторождения, вскрытого несколь- кими разведочными пересечениями, возможно хотя бы прибли- зительно провести контур распространения полезного ископа- 4* 99
емого как в плане, так и в разрезах. На таких участках можно подсчитать запасы полезного ископаемого на основании непос- редственных определений с учетом анализов единичных проб полезного ископаемого. Достоверность определения запасов при таком подсчете очень невелика — ошибка в их определении мо- жет быть близкой к ±100%, однако возможность их подсчета с приблизительным оконтуриванием и ориентировочным опреде- лением подсчетных параметров уже делает ощутимой качест- венно и количественно некоторую часть месторождения. Эти за- пасы, опирающиеся на единичные измерения размеров место- рождения и единичные определения качества полезного иско- паемого, можно отнести к категории С2. Другая часть месторождения, не вскрытая выработками, а только предполагаемая на основании продолжения рудонос- ной структуры или обнаруженной геохимической или геофизиче- ской аномалии, не может быть охарактеризована в отношении пространственного положения залежей полезного ископаемого и их качества. В пределах этой части выявленного месторож- дения невозможно с достоверностью указать места, где на- ходятся тела полезного ископаемого; тем более еще неизвестны их размеры, контуры и качество полезного ископаемого. Ха- рактер тел полезного ископаемого в пределах перспективной по геологическим соображениям, но совершенно неизученной части месторождения может лишь предполагаться по анало- гии с изученной частью этого месторождения или с другими подобными месторождениями. Тем не менее иногда бывает воз- можно статистическим путем или с учетом геологических и геофизических данных грубо ориентировочно определить воз- можные ресурсы полезного ископаемого в пределах неизучен- ной части месторождения. Такие ресурсы, определенные без предварительного выяснения размеров тел и качества полез- ного ископаемого только на основании геологической аналогии и не привязанные к геометризованному подсчетному контуру, называются прогнозными. Итак, основные требования к результатам поисково-оценоч- ных работ заключаются в следующем: а) на основе тщательного изучения поверхности и единич- ных разведочных пересечений на глубине должен быть опре- делен промышленный тип месторождения; б) по данным геологических, геохимических и геофизиче- ских исследований должен быть установлен ориентировочно контур месторождения в плане и дан геологически обоснован- ный прогноз распространения полезного ископаемого на глу- бине; в) в геологически обоснованном контуре месторождения или его наиболее изученной части подсчитываются запасы ка- тегории С2; г) на части месторождения, слабо изученной, но перспек- тивной в отношении распространения полезного ископаемого, 100
определяются прогнозные ресурсы полезного ископаемого, не привязанные к определенному подсчетному контуру. Требования к результатам поисков на нефть и газ более высокие, чем для твердых полезных ископаемых. Кроме запа- сов категории С2 и прогнозных, в итоге поисковых работ дол- жны быть подсчитаны запасы нефти по категории Сь Это тре- бование дает основание для более падежной оценки промыш- ленного значения выявленного нефтяного месторождения. Таким образом, в результате работ, завершающих поиско- вую стадию геологоразведочного процесса, обнаруживается в определенных границах месторождение или несколько место- рождений. Выясняются в первом приближении размеры место- рождения и, следовательно, приблизительное количество запа- сов полезного ископаемого, примерное его качество и условия залегания- Эти первоначальные данные о месторождении, хотя и ориентировочные, позволяют оценить возможную продуктив- ность месторождения (возможность получения минерального сырья с единицы площади или объема), горнотехнические ус- ловия разработки месторождения и возможность переработки полезного ископаемого. Кроме того, при проведении поисково- оценочных работ попутно выясняются общие экономические условия района — транспортные возможности, энергетические ресурсы, местные материалы и рабочая сила. Эти основные данные позволяют определить целесообразность дальнейших разведочных работ на месторождении, как на объекте возмож- ной эксплуатации в будущем. Геологические структуры, заключающие в своих пределах еще не установленное, но лишь предполагаемое полезное ис- копаемое, оцениваются ориентировочной величиной прогноз- ных ресурсов. Последние по условиям предполагаемого их нахождения разделяются на три категории: Pi — прогнозные ресурсы известных месторождений, опре- деляемые по аналогии за пределами подсчетных контуров за- пасов полезного ископаемого на прилегающей площади или в глубинных частях геологически благоприятных структур; Р2— прогнозные ресурсы районов, где предполагается воз- можность выявления месторождений на основании данных гео- логической съемки, отмеченных проявлений полезного ископае- мого, геофизических и геохимических аномалий; количественное их выражение определяется по аналогии с запасами полезного ископаемого подобных месторождений в других районах; Рз — прогнозные ресурсы районов, определяемые на осно- вании благоприятных стратиграфических, литологических, па- леогеологических, магматогенных критериев, установленных при геологическом картировании, аэро- и космических съемках, региональных геофизических и геохимических исследованиях. Количество таких ресурсов определяется приблизительно по аналогии с подобными геологическими обстановками, несу- щими полезные ископаемые. 101
Таблица 9 Оценка месторождений по 10-балльной шкале Наименование признака Оценочные баллы 2 1 0 Крупность месторождения Крупное Среднее Мелкое ' Качество полезного ископа- емого Высокое Vх Рядовое Низкое Продуктивность месторожде- ния Высокая Средняя Низкая ’ Горно-технические условия эксплуатации Особенно бла- гоприятные Обычные v Неблаго- приятные Экономика района Особенно бла- гоприятная Обычная v Неблаго- приятная Прогнозные ресурсы нефти и газа разделяются на две ка- тегории и обозначаются символами Dj и D2. Существует несколько способов оценки возможного промыш- ленного значения месторождения, выявленного в результате поисковых работ. В. И. Красников предложил производить перспективную оценку месторождения по пяти признакам — крупности месторождения, качеству полезного ископаемого, продуктивности, горнотехническим условиям разработки и эко- номике района. При этом рекомендована 10-балльная оценоч- ная шкала и произведено подразделение признаков на три ка- тегории (табл. 9). По числу баллов месторождения могут быть разделены на следующие группы: рядовые промышленные месторождения — 5—6 баллов; месторождения повышенной ценности — 7—8 бал- лов; исключительно ценные месторождения — 9—10 баллов. Промышленная ценность месторождения сомнительна при 3— 4 баллах, а ниже всякое месторождение должно оцениваться как непромышленное. Например, обнаруженные в процессе поисков 40 золото- кварцевых жил протяженностью от 100 до 300 м позволяют предполагать среднее золоторудное месторождение (1 балл); содержание золота в большинстве проб более 10 г/т и дости- гает 100 г/т (2 балла); выход промышленной руды на единицу площади жилы ввиду значительной прерывистости рудных скоплений в пределах жильного тела предполагается низкий (0 баллов); горнотехнические условия эксплуатации место- рождения благодаря расчлененному рельефу поверхности и удобным подъездам благоприятные (2 балла); месторождение находится вдали от транспортных магистралей в необжитой местности (0 баллов)- В итоге объект исследования, получив- ший 5 баллов, относится к рядовым промышленным месторож- дениям. 102
Т аблицаж10 Оценочные (браковочные) кондиции месторождений некоторых промышленных типов Тип месторождения Общие запасы руды, млн. т Среднее содержание свинца (условного), % Среднее содержание меди (условной)» % в нормали- зованных условиях в Амурской области в Прибай- калье * в нормали- зованных условиях I в Иркутской области в Прибай- калье Пластообразные поли- 2 4,12 5,36 5,77 2,81 3,65 3,93 металлические и медио- 3,8 3,37 4,38 4,72 2,30 2,99 3,22 колчеданные (подзем- 7 3,01 3,91 4,21 2,05 2,67 2,87 ные разработки) 10 2,78 3,61 3,89 1,90 2,47 2,66 20 2,64 3,43 3,70 1,80 2,34 2,52 30 2,58 3,35 3,61 1,76 2,16 2,46 50 2,40 3,12 3,36 1,63 2,12 2,28 Штокверковые медных 10 — 0,81 1 1,13 руд (открытые разра- 20 — — — 0,72 0,89 1,01 ботки) 30 — — — 0,64 0,79 0,9 50 -— — — 0,53 0,65 0,74 100 — — — 0,43 0,53 0,6 185 — — 0,36 0,44 0,5 250 — 0,34 0,42 0,48 Для технико-экономических оценочных расчетов по завер- шении поисковой стадии еще нет достаточно надежных данных. Тем не менее возможны некоторые вычисления для получения величин оценочных показателей вновь выявленного месторож- дения. Прежде всего следует приблизительно определить по категории С2 величину запаса полезного ископаемого и его ка- чество и сравнить их с так называемыми браковочными или оценочными кондициями, которые разрабатываются примени- тельно к различным промышленным типам месторождений с учетом специфических горнотехнических и географо-экономи- ческих условий их нахождения (табл. 10). Если прогнозируе- мые показатели выше браковочного минимума, то месторожде- ние, безусловно, заслуживает разведки; если же они окажутся ниже браковочных кондиций, то целесообразность разведки та- кого объекта сомнительна. Первыми промышленными элементами оценки нового ме- сторождения служат: производительность будущего горного предприятия А, необходимые капитальные вложения Д' в строи- тельство предприятия, предполагаемые на основании прогноза величины запаса Z. Производительность горного предприятия зависит главным образом от крупности месторождения. Чем больше разведано 103
запасов, тем больше могут быть эксплуатационные карьеры при открытой разработке и шахты — при подземной. Следова- тельно, производительность горного предприятия может быть вычислена па основании определенной числовой зависимости ее от запасов полезного ископаемого A = f'(Z). Значение такой функции обычно определяется из опыта про- ектирования предприятий на месторождениях данного про- мышленного типа. С другой стороны, потребные капиталовложения на строи- тельство горного предприятия находятся в зависимости от про- изводительности намечаемого горного предприятия K=j'(A)- Чем больше производительность предприятия, тем больше шахт и более крупные эксплуатационные и подсобные здания и сооружения должны быть построены и, следовательно, тре- буется большая сумма капиталовложений. При помощи тех или других оценочных показателей может быть выяснено весьма приблизительно, пригодно или непри- годно для промышленного использования выявленное место- рождение или его часть. Если эти приблизительно определен- ные оценочные показатели в сумме будут свидетельствовать о возможной пригодности месторождения для промышленного использования, такое месторождение должно быть разведано. В большинстве случаев целесообразна разведка и сомнитель- ных в отношении пригодности к промышленному использова- нию месторождений, так как всегда существует вероятность изменения представлений о месторождении в лучшую сторону по мере его более полных и углубленных исследований при разведке- Только явно непригодные по своим размерам, усло- виям залегания или качеству полезного ископаемого минераль- ные скопления должны быть отбракованы по результатам по- исково-оценочных работ и не могут служить объектами даль- нейшей разведки. Оценочными (браковочными) кондициями для месторожде- ний железо-марганцевых конкреций (ЖМК) на дне океана слу- жат следующие показатели: плотность залегания конкреций подходящего качества 8—10 кг/м2; глубина залегания от вод- ной поверхности до 6 000 тыс. м; перепад высотных отметок дна ±200 м; вероятность минимальной добычи 3 млн. т сухих конкреций за год в течение 20 лет.
Глава 3 РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ЗАДАЧИ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАЗВЕДКИ Главными задачами разведочных работ являются определе- ния количества, качества и условий залегания полезного ископаемого, что позволяет оценить в ос- новном промышленное значение разведываемого месторожде- ния. Однако для окончательной промышленной оценки место- рождения необходимо еще выяснить общие природные и эконо- мические условия, в которых оно находится. Количество полезного ископаемого зависит от размеров тел полезных ископаемых. Для одних месторождений размеры тел определяются четкими геологическими границами, обусловлен- ными структурой и вещественным составом месторождения, для других они определяются условно по результатам геологоразве- дочных работ и зависят от требований промышленности к ка- честву минерального сырья. Таким образом, количество и ка- чество полезного ископаемого тесно связаны между собой и должны рассматриваться совместно. Поскольку контуры про- мышленной залежи полезного ископаемого проводятся по мини- мальным значениям требуемого качества этого ископаемого, следовательно, от последнего зависят и формы и размеры тел. Понятие «качество полезного ископаемого» включает не только химический и минеральный состав, но и технические свойства минерального сырья. По различным качественным по- казателям выделяются его природные типы и промышленные сорта. Под условиями залегания понимаются прежде всего эле- менты залегания — простирание, падение и склонение как место- рождения в целом, так и отдельных тел полезного ископаемого. В эту группу признаков входят также крепость, устойчивость, трещиноватость и другие физические свойства вмещающих по- род и залежей полезного ископаемого, обводненность место- рождения и глубины залегания. Условия залегания характери- зуют возможности вскрытия и отработки залежей полезного ископаемого, поэтому называются также горнотехническими ус- ловиями месторождения. Экономические условия, которые характеризуют месторож- дение как объект промышленного использования, определяются возможностями транспорта и водоснабжения, энергетическими ресурсами, наличием строительных и других материалов, необ- ходимых для горного предприятия, населением и профилем его хозяйственной деятельности. 105
Рис. 34. Виды разведочных разрезов: а — вертикальные; б — горизонтальные; в — комбинация вертикальных и горизонталь- ных разрезов Выяснение названных характеристик месторождения, особен- ностей природной обстановки, в которой находится месторож- дение, и экономики района является целью разведки. Методами всякой разведки месторождения являются: раз- ведочные разрезы, опробование и оценочные со- поставления. С помощью геологических разрезов выясняются формы тел полезного ископаемого, их размеры и, таким образом, решается первая основная задача разведочных работ — определение коли- чества полезного ископаемого. Разрезы позволяют выяснить внутреннее строение и условия залегания тел полезных ископае- мых. В зависимости от природы месторождения и применяемых технических средств разведки разрезы могут быть вертикаль- ными, горизонтальными и комбинированными (рис. 34). Вторая задача — определение качества полезного ископае- мого— решается опробованием. Под опробованием понимается весь комплекс работ, связанный с определением качества полез- ного ископаемого, независимо от того, каким способом отбира- ются и обрабатываются пробы или как определяется качество руды. Различного рода физические, химические, технологиче- ские, минералогические, петрографические и другие анализы и испытания дают возможность исследовать материал пробы для определения качественных показателей полезного ископаемого. Третья задача разведки — оценка месторождения — реша- ется методом оценочных сопоставлений. Оценка сопутствует процессу разведочных работ. Каждый новый материал, полу- чаемый от проходки новых выработок, подвергается оценке — сравнению с данными ранее пройденных выработок и с требо- ваниями к качеству минерального сырья. А данные по всему месторождению сравниваются с данными по другим месторож- дениям, разведанным или эксплуатируемым. На основе таких оценочных сопоставлений решается вопрос о промышленном значении месторождения. Таким образом, сущность разведочного процесса состоит в создании системы разведочных раз- 106
резов, опробовании тел полезных ископаемых и в выполнении оценочных сопоставлений как по данным отдельных разведочных выработок, так и по резуль- татам разведки в целом. ИЗМЕНЧИВОСТЬ свойств МЕСТОРОЖДЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Форма и размеры тел, элементы их залегания, качествен- ная характеристика полезного ископаемого и другие показатели в различных частях месторождения могут принимать разные значения, обусловленные теми или иными геологическими при- чинами. Эти различия в показателях характеризуют природ- ную изменчивость месторождения или отдельного тела (рис. 35). Изучение геологических особенностей месторождения, например зональности, позволяет выяснить причины изменчивости мощно- сти залежи и содержания полезного компонента. И наоборот, выяснив характер и интенсивность изменений какого-либо свой- ства месторождения, легче разобраться в геолого-структурной обстановке месторождения, наметить определенные закономерно- сти концентрации полезных минералов. В понятии «изменчивость» показателя признака следует раз- личать ее характер и степень, или интенсивность. Под характе- ром изменчивости понимается общая тенденция изменений признака: возрастающая или убывающая, волнообразная и скачкообразная (рис. 36). Степень изменчивости обычно ха- рактеризуется размахом колебаний. Обе эти составляющие изменчивости имеют большое значение для методики разведки. Изменчивость мощности, содержания металла, объемной массы руды влияет на достоверность определения средних их значений по месторождению или его части. Действительно, если изменения происходят закономерно (рис. 37,а), то многих на- блюдений не требуется. Достаточно иметь наблюдения по двум точкам и, соединив их прямой, можно получить значения при- знака между ними в любой интересующей пас точке. При ус- ложнении кривой изменчивости появится необходимость в до- Рис. 35. Вертикальный разрез бокситовой залежи месторождения. 1 — скважина и ее номер; 2 — показатель качества бокситов 107
Рис. 36. чивости знака: (а), волнообразная (б), скачкообразная (в). 1 — изменчивость содержа- ния (С) от пробы к пробе; 2 — сглаженная кривая из- менчивости (кривая регрес- сии) Кривые измен- показателя при- возрастающая полнительных точках, освещающих промежуточные криволиней- ные интервалы. Таким образом, чем больше изменчивость и чем на меньших интервалах она проявлена, тем больше и чаще необходимо иметь точек наблюдений, чтобы получить правиль- ное представление о характере изменчивости и среднем значе- нии изменяющегося признака (свойства). Следовательно, из- менчивость основных свойств месторождения предопределяет количество необходимых точек наблюдения и расстояния между ними. Различают два вида изменчивости: закономерную и случай- ную. Если изменение показателя признака от точки к точке на- блюдений происходит плавно, как, например, изменение мощно- сти пластообразных тел, то можно говорить о наличии законо- мерной изменчивости. С понятием закономерной изменчивости связано понятие о представительности отдельных наблюдений. Чем меньше степень изменчивости, тем на большие расстояния можно распространять данные одиночных наблюдений без опа- 108
сения допустить большие погрешности в определе- нии средней мощности тела, среднего содержа- ния металла или объем- ной массы. Наоборот, при большой изменчивости распространение влияний данных одиночных наблю- дений должно быть огра- ниченным. Таким обра- зом, закономерная измен- чивость определяет допу- стимую величину прямо- линейной интерполяции и экстраполяции разведоч- ных данных. Под случай- ной изменчивостью пони- мают изменения показа- теля признака (свойства) в точках наблюдений, не связанных между собой определенными зависимо- Рис. 37. Интерполяция наблюдений при прямолинейной (а) и скачкообразной (б) изменчивости показателя признака стями и не зависящими также от расстояния между точками наблюдения. Эти измене- ния носят характер беспорядочных колебаний от точки к точке, часто со значительным размахом на коротких расстояниях (см. рис. 37, б). Для вычисления средней величины показателя признака при случайной изменчивости расстояние между точками наблюдений уже не играет роли. Здесь вступает в силу закон больших чи- сел. Чем больше число точек наблюдений, тем точнее будет вы- числено среднее значение показателя признака, и наоборот. Таким образом, случайная изменчивость определяет необходи- мое число наблюдений, но не расстояния между ними. Вели- чина случайной изменчивости характеризуется размахом коле- баний показателя признака относительно его среднего значения. Эти колебания (вариации) определяют степень изменчивости. Для удобства сравнения степени изменчивости показателей признака по различным объектам необходимы числовые выра- жения как этих показателей, так и степени их изменчивости. Коэффициент вариации Одним из показателей изменчивости является коэффициент вариации V, который отражает отклонения отдельных частных измерений показателя признака (мощности, содержания и т. д.) от его среднего значения (рис. 38). Коэффициент вариации вычисляется следующим образом. Со- ставляется таблица, в которую вписываются результаты измере- 109
Среднее значение признака Расстояние между точками наблюдений Рис. 38. Отклонения показателя признака от его среднего значения. ний и вычислений, например, содержаний металла (табл. 11). Затем вычисляется среднее арифметическое значение содер- жания с = ^, п где с, — значение содержания в частной пробе; п — число проб. После этого производится вычисление разностей Дс каж- дого частного значения содержания от его среднего значения Дс = сг—с. Затем эти разности возводят в квадрат Дс2 и суммируются ЗДс2. Далее определяется среднее квадратическое отклонение («стандарт») VSAc2 ----г • 1) п — 1 Таблица 11 Пример вычисления коэффициента вариации Номер по порядку Номер пробы Содержание металла в пробе 1 Отклонение , от среднего содержания Дс Квадрат от- клонения (Ас)2 Номер по порядку Номер пробы Содержание металла в пробе Отклонение । от среднего 1 содержания Дс Квадрат от- 1 клонеиия (Дс)2 1 25 0,5 —0,3 0,09 7 31 1,1 4-о,з 0,09 2 26 0,2 -0,6 0,36 8 32 0,6 —0,2 0,04 3 27 0,7 -0,1 0,01 9 33 0,9 4-0,1 0,01 4 28 0,3 -0,5 0,25 10 34 1,2 4-0,4 0,16 5 29 0,8 0,0 0 11 35 1 4-0,2 0,04 6 30 0,9 4-0,1 0,01 12 36 1,4 4-0,6 0,36 2п = 12; 2с( = с ,6; 2Дс2 = 1,42; с=^ = 0,8; л/лг = о,34; К: = 100= 42,5% ПО
Таблица 12 Вспомогательная таблица для вычисления коэффициента вариации при большом числе проб] __ Число проб Классовый интервал содержания, % Среднее значение' содержания' классового (гинтервала, % Число проб Классовый интервал содержания, % Среднее значение содержания классового интервала. % 1 0,01—0,1 0,05 31 0,81—0,9 0,85 3 0,11—0,2 0,15 19 0,91—1 0,95 4 0,21—0,3 0,25 10 1,01—1,1 1,05 7 0,31—0,4 0,35 9 1,11—1,2 1,15 8 0,41—0,5 0,45 6 1,21—1,3 1,25 12 0,51—0,6 0,55 5 1,31—1,4 1,35 13 0,61—0,7 0,65 2 1,41—1,5 1,45 20 0,71—0,8 0,75 Среднее квадратическое отклонение, отнесенное к среднему содержанию и выраженное в процентах, дает значение коэффи- циента вариации Vc: ус = 4-100. (2) с Если велико число проб, то во избежание перечисленных опе- раций по каждому значению содержания металла сначала про- изводится группировка всех частных содержаний по отдельным классовым интервалам, затем составляется так называемая раз- носная решетка (табл. 12). На основании этой разносной решетки составляется краткая подсчетная табл. 13. Вычислительные операции ведутся анало- гично описанным выше и результаты вычислений коэффициента вариации по классовым группам такие же, как и по свободному ряду показателей признака. Чем больше значение коэффициента вариации (чем выше степень изменчивости), тем большие погрешности могут быть при вычислении средних значений показателя. Поэтому при большей степени изменчивости число точек наблюдений должно быть достаточно большим. В этом легко убедиться, если рас- смотреть формулу определения погрешности среднего арифме- тического т — ±а!-\/п*. (3) В процентах погрешность выразится так: Р — ±-5-100. с Если изобразить численность проб каждого классового ин- тервала графически (рис. 39), то получится гистограмма, харак- * Вывод этой формулы можно найти в курсах теории вероятности и ма- тематической статистики. Ш
Таблица 13 Пример вычисления коэффициента вариации при большом числе проб Номер по порядку Среднее со- держание классового интервала с Число проб п СП Дс Дс* Дс2п 1 0,05 1 0,05 —0,75 0,5625 0,5625 2 0,15 3 0,45 —0,65 0,4225 1,2675 3 0,25 4 1 —0,55 0,3025 1,21 4 0,35 7 2,45 —0,45 0,2025 1,4175 5 0,45 8 3,6 —0,35 0,1225 0,98 6 0,55 12 6,6 —0,25 0,0625 0,85 7 0,65 13 8,45 —0,15 0,0225 0,2925 8 0,75 20 15 —0,05 0,0025 0,05 9 0,85 31 26,35 +0,05 0,0025 0,0775 10 0,95 19 18,05 +0,15 0,0225 0,4275 11 1,05 10 10,50 + 0,25 0,0625 0,625 12 1,15 9 10,35 +0,35 0,1225 1,1025 13 1,25 6 7,50 +0,45 0,2025 1,215 14 1,35 5 6,75 +0,55 0,3025 1,5125 15 1,45 2 2,90 +0,65 0,4225 0,845 Sn = = 150; Sen = 120; SAc2n = 12,435 - _ Sen _ 120 _ С ~ Sn 150 - 0,8; о = SAc2n _ Sn 100 = 36%. с 0,8 теризующая распределение частот. Соединив вершины каждого классового интервала на гистограмме, получим кривую, которая называется вариационной или кривой распределения. Класс, обладающий наибольшим числом проб, называется модальным, а среднее значение показателя признака этого класса (в точке пересечения ординаты с осью абсцисс) названа модой Л40. Сим- метричная кривая распределения, или кривая Гаусса (рис. 40, а), отражает закон нормального распределения показателей при- знака (свойства), среднее значение которого совпадает с мо- дальным. Кривые распределения не всегда отвечают закону нормаль- ного распределения. На рис. 40, б, в, показаны кривые распре- деления с левосторонней (отрицательной) и правосторонней (положительной) асимметрией. При правосторонней асимметрии среднее арифметическое Л4ср лежит правее моды М„ и, наобо- рот,— левее у кривых с левосторонней асимметрией. Кривые распределения показывают, какие могут быть значе- ния показателя признака и частоту таких значений. Если ча- стоту содержания какого-либо классового интервала разделить на общее число проб, то получим величину, которая характери- зует вероятность проявления проб с таким содержанием. Иногда вероятность выражают в процентах. Для этого полученное зна- чение умножают на 100. Например, пробы с содержанием ме- 112
Рис. 39. Гистограмма и кривая распреде- ления частот проб по классовым интер- валам. Рис. 40. Виды распределения показателя признака: а — нормальное; б — асимметричное лсвосторон нее; в — асимметричное правостороннее талла 0,7—0,8 % были встречены в 20 случаях из 150; следо- вательно, вероятность появления проб с таким содержанием бу- дет равна 20:150 = 0,133, или в процентах—13,3%. Приведенные выше формулы математической статистики применимы при случайных явлениях (измерениях, анализах) и при условии, что каждое измерение не связано какой-либо зави- симостью друг с другом. В практике же геологоразведочных ра- бот изменение мощности или содержания обычно зависит от оп- ределенных геологических закономерностей. Часто можно на- блюдать прямую или обратную зависимость содержания от мощности. Кроме того, показатель изменчивости признака — коэффициент вариации — отражает только степень изменчиво- сти, но не ее характер. Следует отметить также, что величина коэффициента вариации зависит не только от геологических особенностей месторождения, но и от ряда других факторов. Например, коэффициент вариации содержания полезного ком- понента зависит от способа отбора проб: чем больше объемы проб, тем меньше значения коэффициента вариации; с увели- чением участка в большинстве случаев увеличивается и значе- ние вариационного коэффициента, поскольку происходит объе- динение участков с различным характером оруденения и вели- 113
чинами средних содержаний, вследствие чего увеличиваются ча- стные отклонения показателя признака от среднего. Указанные выше недостатки не исключают возможности ис- пользования формул математической статистики в практике гео- логоразведочных работ, но в то же время требуют от геолога осторожного обращения с ними. Без соответствующего анализа геологических особенностей каждого конкретного месторожде- ния применение формул может привести к ошибочным выводам и рекомендациям. Коэффициент корреляции Как уже отмечалось, в практике геологоразведочных работ бывают случаи прямой или обратной зависимости различных признаков, например мощности и содержания, или двух полез- ных компонентов в месторождениях, где содержание одного компонента находится в тесной связи с содержанием другого. Для характеристики этой корреляционной связи служит коэффи- циент корреляции г. Его значения могут изменяться от 0 до 1. При коэффициенте корреляции, равном 0, связи нет, при г= = ± 1 — полная связь. Коэффициент корреляции может быть по- ложительным, когда зависимость прямая, и отрицательным, когда зависимость обратная. Таблица !4 Пример вычисления коэффициента корреляции Номер | пробы । Содержа-1 ние полез- ного ком- ' понента. % Отклоне-1 ние от среднего 1 содержа- ния Ах Квадрат отклоне- я9 ния Д’ Мощ- ность, м Отклоне- ние от среднего содержа- ния А у Квадрат ’ отклоне- ния Д* Произве- дение от- клонений ^х'^у 25 10,5 + 1,59 2,53 32 +4,5 20,25 +7,1 26 6,8 —2,11 4,45 36 +8,5 72,25 — 17,9 27 6,7 —2,21 4,88 35 +7,5 56,25 — 16,6 28 8,3 —0.61 0.37 28 + 0.5 0,25 —0,3 29 27,2 + 18.29 334,52 48 + 20.5 420.25 + 374,9 30 19,5 + 10.59 112.12 56 + 28.5 812,25 + 301.8 31 8,4 —0.51 0,26 22 —5,5 30.25 + 2,8 32 4 —4.91 24.11 20 —7,5 56.25 +36,8 33 22.4 + 13,49 181,98 26 -1,5 2,25 —20,2 34 5.7 —3.21 10.3 20 —7,5 56,25 + 24,1 35 3.9 —5.01 25,1 26 —1.5 2.25 +7,5 36 4.2 —4,71 22,18 18 —9,5 90,25 + 44,7 37 2.7 —6.21 38,56 20 —7.5 56,25 + 46,6 38 1.8 -7.11 50,55 14 — 13,5 182.25 +96.0 39 1.6 —7,31 53,44 12 —15,5 240,25 + 113,3 Сумма 133,7 —— 865,4 413 — 2097,75 + 1000,6 Среднее 8,91 — — 27,5 — — — =+0,74 7865,4-2097,75 114
Для вычисления коэффициента корреляции применяется формула । 2 АхАу где Ах и Ау — отклонения частных значений измерений от их средней величины для одного и другого параметров. Для удобства вычисления величин коэффициента корреля- ции составляют специальные таблицы, например, табл. 14. Корреляционный анализ играет важную роль при подсчете запасов. Некоторые рассеянные элементы не определяются в каждой пробе, а устанавливаются по корреляции с другими полезными компонентами. Это помогает сократить расходы на химические анализы рассеянных элементов. Нередко объемная масса руды также устанавливается по корреляционной связи с содержанием полезного компонента. Изменчивость формы Для правильного выбора методики разведки большое значе- ние имеют форма объекта разведки и ее изменчивость. Часто изменчивость формы выражают через изменчивость мощности, когда тело полезного ископаемого претерпевает наибольшие из- менения по мощности. Такой подход к изучению изменчивости справедлив для уплощенных тел полезных ископаемых, у ко- торых этот размер является наименьшим. Для тел изометрич- ных следует анализировать изменчивость размеров в различ- ных направлениях. Нередко анализу подвергаются не только линейная изменчивость, но и площадная путем замеров и срав- ' нений площадей в вертикальных и горизонтальных разрезах. Следует отметить, что мощность, особенно для крупных тел, обычно характеризуется плавными постепенными изменениями и, следовательно, ей присуща закономерная изменчивость (рис. 41). Закономерная изменчи- вость мощности определяется прира- щением мощности Am на единицу длины А/ и может быть выражена уравнением вида Ат = аЛ1, где а — угловой коэффициент, равный tga. При случайной изменчивости мощ- ности или площади расчеты показате- лей изменчивости о и V следует про- водить по приведенным выше форму- лам (1) и (2). Для характеристики формы тела в плане или в каком-либо сечении применим так называемый контурный модуль, который отражает сложность План рудного тела Рис. 41. Изменение мощ- ности рудного тела в зоне его выклинивания (по П. Л. Каллистову). 115
очертания рудного тела отношением его периметра к периметру равновеликого по площади круга или других простых геометри- ческих фигур (прямоугольник, эллипс и т. п.). Изменчивость качества Изменчивость содержания или иных качественных показа- телей полезных ископаемых в практике разведочных работ бы- вает сложной. Как правило, она состоит из двух видов измен- чивости— случайной и закономерной. Случайная изменчивость может быть выражена через сред- неквадратичное отклонение о и коэффициент вариации V, а за- Расстотие между точками наблюдений Рис. 42. Законо- мерная изменчи- вость показателя признака (Х/2 — длина полуволны) Рис. 43. Построение кривой регрессии содержаний золота в жиле путем сглаживания его значений по пробам (по П. Л. Каллистову). / — значения содержаний по частным пробам; 2—4 — значения содержаний после пер- вого, второго и третьего сглаживаний; 5 — уровень среднего содержания 116
Таблица 15 Изменение^Стандарта^и^коэффициента вариации в процессе четырех приемов сглаживания Способ вычисления а vc Обычным способом через отклонение содержания ме- талла в пробах от среднего содержания Через отклонение от кривой регрессии, построенной после сглаживания: 25,2 73,6 первого 21,3 62,2 второго 20,7 60,4 третьего 21,9 63,9 четвертого 22,4 65,5 кономерная — величиной приращения содержания или иного ка- чественного показателя на единицу длины. Длина участка, на котором приращение идет с одним знаком, называется длиной полуволны (рис. 42). Практически длины полуволн могут быть замерены между точками, в которых происходит перегиб кривой изменчивости. Когда случайная изменчивость наложена на закономерную, происходит затушевывание последней. С целью разделения та- кой сложной изменчивости на составляющие применяется по- строение сглаженной кривой, так называемой кривой регрес- сии. Построение такой кривой осуществляется методом «сколь- зящего окна». В результате на графике изображаются разброс точек частных значений признака и некоторое усредненное их положение в координатах (рис. 43). Кривая регрессии прибли- зительно отображает ход закономерной изменчивости признака (в данном примере содержания золота в одной из жил). Вели- чины же случайных отклонений признака определяются отрез- ками, измеряемыми от кривой регрессии по оси ординат, как показано на рис. 43. Для характеристики случайной изменчи- вости после каждого сглаживания вычисляется значение коэф- фициента вариации этих частных отклонений признака. Результаты вычислений стандарта и коэффициента вариации после четырех сглаживаний приведены в табл. 15 (по П. Л. Кал- листову). Коэффициенты вариаций случайных отклонений при- знака оказываются близки между собой, но после второго сгла- живания коэффициент имеет наименьшее значение, которое и будет служить характеристикой случайной изменчивости в слож- ном сочетании с изменчивостью закономерной. Прерывистость тел полезных ископаемых Наряду с изменчивостью для характеристики оруденения большое значение имеет его выдержанность, или устойчивость. В качестве показателя, отражающего суммарно рудную долю 117
в пределах месторождения или его части, применяется коэф- фициент рудоносности Лр. Коэффициент рудоносности может быть определен на осно- вании измерений линейных, площадных и объемных величин и I S V , вычисляется соответственно как отношения —, — , — , где I, s L S V и v — длина, площадь и объем скоплений промышленных руд, a Z, S и V — общая длина, площадь и объем промышленного участка. В практике разведочных работ наибольшее распространение получили выражения линейного и площадного коэффициентов рудоносности. Объемный коэффициент используется очень редко, так как его определение на стадии разведки практически не- возможно. Значения коэффициента рудоносности изменяются от 1 до 0. При Лр=1 оруденение не имеет перерывов; при Лр = 0 промыш- ленное оруденение отсутствует. Промежуточные значения по- зволяют судить о той или иной степени прерывистости промыш- ленного оруденения. В. И. Смирновым [13] значения коэффици- ента рудоносности были положены в основу классификации рудных тел по выдержанности оруденения: непрерывные тела КР=1; слабо прерывистые Кр=1—0,7; сильно прерывистые Кр = 0,7-—0,4; крайне прерывистые КР<0,4. Коэффициент рудоносности не отражает характера прерыви- стости. В рудном теле может быть один перерыв промышлен- ного оруденения или несколько, по площади равных одному; коэффициент же рудоносности в обоих случаях будет одинаков. Однако характер прерывистости в том и другом случае различ- ный; различными будут размеры рудных скоплений и размеры промежутков между ними. Поэтому, характеризуя выдержан- ность оруденения, необходимо наряду с общей рудной площадью оценивать размеры рудных и безрудных участков. Для этой цели может служить другой коэффициент, который определяет прерывистость по числу и величине разрывов сплошности ору- денения, получивший название коэффициента прерывистости: Knp = i/Kp, где i—число перерывов оруденения. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАЗВЕДКИ Современные технические средства разведки служат для про- никновения на большие или меньшие глубины от дневной по- верхности с целью получения данных о размерах геологических тел и качестве полезного ископаемого в недрах. Такие проник- новения осуществляются тремя способами: путем проходки гор- ных разведочных выработок, при помощи бурения разведочных скважин, посредством геофизических измерений. Соответственно этим трем способам технические средства 118
разведки подразделяются на горные, буровые и геофизические. В комплекс каждой из этих групп технических средств входят как машины и инструменты для проведения разведочных выра- боток, так и аппаратура и инструменты для документации, оп- робования и других исследований в процессе разведки. Наиболее надежные разведочные данные получаются из гор- ных выработок, где непосредственно можно выполнять любые наблюдения и исследования. Менее достоверные результаты дают наблюдения в буровых скважинах и геофизические изме- рения. В то же время горные выработки являются наиболее тру- доемкими и дорогостоящими способами разведки. Бурение обычно дешевле и быстрее дает результаты. Самыми дешевыми и скорыми в исполнении являются геофизические методы, ис- пользуемые в процессе разведки. В практике эти способы раз- ведочных работ чаще всего комбинируются, взаимно дополняя и корректируя друг друга. Горные разведочные выработки Горные разведочные выработки применяются как для про- слеживания тел полезных ископаемых по их выходам на по- верхности. так и для вскрытия глубинных частей месторожде- ния. Наиболее распространенными являются следующие гор- ные разведочные выработки. Канавы проходят в рыхлых отложениях обычно до корен- ных горных пород. Они целесообразны до глубины 2—3 м. По длине канавы бывают короткими — от нескольких метров до 20—30 м и длинными, или магистральными, которые проходятся на сотни метров, вскрывая рыхлые отложения на большой пло- щади. Ширина канав принимается от 0,7 до 1 м. Исследования ведутся на почве канавы и по ее стенкам, если канава вреза- ется на некоторую глубину в коренные породы. Шурфы (дудки) применяются для вскрытия пологих или крутопадающих залежей полезного ископаемого. Они либо слу- жат только для разведочного пересечения залежи, либо играют роль подводящей выработки, из которой проходятся другие под- земные разведочные выработки как по простиранию, так и по падению продуктивной зоны. Сечения мелких шурфов и дудок от 1 до 2 м2. Штольни широко применяются в условиях расчлененного горного рельефа и служат для вскрытия месторождения на не- котором горизонте. Они бывают двух видов: 1) прослеживаю- щие тела полезного ископаемого или продуктивную зону по про- стиранию; 2) пересекающие залежь или зону вкрест простира- ния. Нормальные поперечные сечения разведочных штолен от 3 до 5,8 м2. Шахты — вертикальные или наклонные выработки сече- нием более 4 м2, применяются для разведки месторождения на глубину. Вертикальные шахты пересекают тела полезного иско- 119
паемого или проходятся в лежачем боку крутопадающей за- лежи. Наклонные шахты задаются от выхода полезного иско- паемого и прослеживают залежь по ее падению. Из штолен и шахт проходятся другие подземные горные вы- работки, образующие определенную разведочную сеть в гори- зонтальной или вертикальной плоскости. Обычными в разведоч- ной практике являются следующие горные выработки, начинаю- щиеся из разведочных шахт (шурфов) или штолен. Квершлаги — горизонтальные выработки, идущие вкрест простирания тела полезного ископаемого или продуктивной зоны. Они бывают значительной длины и служат для соедине- ния ствола шахты или штольни с другими подземными выработ- ками (рис. 44). Штреки — горизонтальные выработки, направленные вдоль тела полезного ископаемого или продуктивной зоны. Они, по- добно штольням, прослеживают залежи по простиранию, и если последние обладают небольшой мощностью, то штрек дает наи- более представительное сплошное горизонтальное обнажение. По мощным же телам полезного ископаемого или в случае па- раллельного расположения нескольких рудных жил или пла- стов из штрека проводятся поперечные выработки (рис. 45). Орты (рассечки)—горизонтальные выработки, проходят из штолен и штреков для пересечения мощного тела полезного ископаемого или серии параллельных тел в пределах продук- тивной зоны (см. рис. 45). Орты проходятся через некоторые ин- тервалы в зависимости от изменчивости морфологических свойств объекта разведки в продольном направлении, Рис. 44. Вскрытие крутопадающего тела полезного ископаемого шахтой с квершлагами. 1 — современные отложения; 2 — тело по- лезного ископаемого; 3 — вмещающие горные породы Рис. 45. Схематический план раз- ведочного горизонта. 1 — диориты; 2 — зона измененных пород; 3 — рудная залежь 120
Гезенки и восстающие — вертикальные и крутонаклон- ные подземные выработки поперечным сечением 2—4 м2, соеди- няющие соседние горизонты или играющие роль вертикальных рассечек для оконтуривания тела полезного ископаемого выше и ниже горизонта, на котором выполнено разведочное сечение при помощи горизонтальных выработок. Все перечисленные горные выработки применяются главным образом в конечный период разведки месторождения и в про- цессе его отработки подземным способом, выполняя разведоч- ные функции и служа эксплуатационным целям. Трудность применения подземных горных выработок на раз- ведках месторождений полезных ископаемых, особенно в на- чальный период разведки, заключается в том, что механизация их проходки во многих случаях оказывается слишком дорогой и громоздкой для разведочной партии, а проходка значительных подземных выработок вручную невозможна. Поэтому в стадию предварительной разведки обычно проходятся единичные, как правило, неглубокие подземные горные выработки и только тогда, когда начинается промышленное освоение месторож- дения, в период детальной и эксплуатационной разведки, все больше применяются подземные горные выработки. К этому вре- мени уже появляются рудничные (шахтные) средства механи- зации — погрузочные машины, мощные компрессоры, электро- возы, позволяющие наиболее эффективно проходить подземные горные выработки как для эксплуатации, так и для разведки. При отсутствии же развитой рудничной (шахтной) механиче- ской базы и в случае необходимости проходки подземных гор- ных выработок исключительно для целей разведки применяется так называемая малая механизация горнопроходческих работ. Это приходится делать на разведках ценных, но весьма слож- ных и изменчивых месторождений полезных ископаемых. Сред- ствами малой механизации являются передвижные легкие ком- прессоры и электростанции, простейшие механические подъем- ные устройства, переносные бурильные агрегаты с бензиновым приводом и др. Технические средства для проходки легких приповерхност- ных горных выработок — канав и шурфов — представлены раз- личного рода экскаваторами и бурильными машинами боль- шого диаметра. Для механизации проходки канав возможно применение ро- торных (РТ-4) и траншейных (ЭТ-121, ЭТ-251, ЭТ-352) экска- ваторов, которые широко используются при строительстве раз- личных объектов. Применение механических канавокопателей целесообразно тогда, когда приходится проходить много канав значительной длины. Если же объемы работ невелики — меньше месячной про- изводительности экскаватора, то доставка машины, уход и ре- монт потребуют больше затрат, чем это необходимо для оплаты канавщикам без применения экскаватора. 121
Механическая проходка мелких шурфов (1—6 м) в породах невысокой крепости может осуществляться диаметром 0,4—0,7 м специальными бурильными машинами типа БИ-2, БИ-9, АВБ-5. Более глубокие вертикальные выработки (от 30 до 50 м) диа- метром 0,6—1,3 м проходятся станками КШК-30, БЭМ-100, ЛБУ-50, УШБ-16А. Имеются и другие конструкции шурфопро- ходческих машин с использованием колонкового снаряда боль- шого диаметра (0,85—1,3 м)—ТМ-850, ТМ-1300 или ударного бурения (0,6—0,9 м) — КС-24, УКС-22М, УКС-30М. Все сотрудники геологоразведочной организации, как участ- вующие в проходке горных разведочных выработок, так и ве- дущие в них наблюдения или исследования, должны строго со- блюдать правила безопасности, установленные в законодатель- ном и административном порядке. Правила эти регламентиро- ваны для различных видов и условий работ [11]. Общими правилами безопасности работ в горной местности предусмотрены определенные требования к рабочему месту: ог- раждения ям и провалов, маркировка лавиноопасных зон, вере- вочные перила на тропах, аварийные склады, перевозка людей только в специально оборудованных автомашинах, вагонетках, подъемниках и др. Персонал геологоразведочной партии обес- печивается соответствующей спецодеждой и спецобувью, кас- ками, предохранительными поясами, очками, противогазами и др. Специальные правила безопасности в подземных и откры- тых горных выработках предусматривают многие предосторож- ности и меры, предупреждающие возможные опасности для че- ловека. В горных выработках должны быть: достаточное осве- щение и вентиляция, ограждение электрокабелей и механизмов, производственная и аварийная транспортная сигнализация. Осо- бое внимание правила безопасности уделяют хранению и ис- пользованию взрывчатых материалов (ВМ). Взрывные работы разрешается вести только лицам, подготовленным для этого и имеющим «Единую книжку взрывника». Взрывник выполняет все работы, связанные с доставкой взрывчатых материалов со склада к месту работ. При этом он сам переносит детонаторы, производит зарядку и отпалку, лик- видирует «отказы» (невзорвавшиеся патроны). Для взрывных работ отводятся обычно определенные часы в течение суток. Места ведения взрывных работ ограждаются красными флаж- ками или другими указателями на поверхности, а в подземных горных выработках устраивается специальная сигнализация. Обычно общая сигнализация о начале взрыва выражается в та- ких сигналах: продолжительный гудок (свисток)—предупреж- дающий, следующие два коротких являются боевыми, подавае- мыми непосредственно перед взрывом. Третий сигнал — трой- ной— подается по окончании опасности от взрыва (отбой). При систематическом ведении взрывных работ устанавливаются ме- ста укрытия для людей, оказывающихся вблизи опасной зоны. 122
Кроме самого взрыва опасными являются выделившиеся ядо- витые газы. Поэтому в подземных горных выработках устанав- ливается срок проветривания, по истечении которого разреша- ется доступ людей в выработки. Условиями безопасного ведения работ по документации и опробованию разведочных горных выработок, а также других исследований в горных выработках в процессе разведки явля- ются следующие: 1. Документация, опробование и другие исследования могут проводиться только в то время, когда в горной выработке не ведутся работы, связанные с ее проходкой. 2. Запрещается опробование забоев до ликвидации «отка- зов» очередной отпалки и при глубоких стаканах шпуров, в ко- торых может остаться невзорвавшаяся часть патронов. 3. Перед началом документации или опробования должна быть проверена атмосфера в выработке, особенно в старой за- брошенной; в выработках, опасных по газу, что нередко имеет место при разведке угольных месторождений, проверка шахт- ного воздуха должна быть тщательной и в ряде случаев выпол- няться специальной аппаратурой. 4. Перед работой в подземной горной выработке проверя- ется устойчивость кровли и стенок, удаляются глыбы и «за- колы»; в карьере должна проверяться устойчивость бортов и предотвращаться возможность падения камней с верхних усту- пов к месту работы. 5. В подземных выработках проверяется состояние крепи, лестниц, полков и в случае необходимости принимаются меры к устранению неисправностей. Буровые разведочные скважины Разведочные скважины являются наиболее распространен- ным способом проникновения на глубину с целью получения сведений о наличии и об условиях залегания полезного иско- паемого в недрах. В большинстве случаев при помощи бурения удается выяснить достаточно надежно и качество полезного ископаемого. Хотя буровые скважины дают менее точные све- дения о залежах полезного ископаемого, чем горные выработки, однако разведочное бурение применяется весьма широко благо- даря подвижности буровых агрегатов, быстроте бурения, отно- сительно меньшим расходам денежных и материальных средств. Поэтому бурение приобретает все большее значение в связи с расширением разведок глубоко залегающих месторож- дений полезных ископаемых. Колонковое бурение — наиболее распространенный вид буровых разведочных работ. Это механическое вращательное бурение кольцевым забоем бывает твердосплавным, алмазным и дробовым соответственно тому, какой применяется истираю- щий материал. Для пород мягких и средней крепости наиболее 123
Рис. 46. Схема многостволь- ного кустового бурения. Заштрихована рудная зона эффективны буровые коронки, ар- мированные твердыми сплавами. Крепкие и очень крепкие породы следует разбуривать алмазами. Сущность колонкового бурения состоит в разрушении горной по- роды в кольце под торцом буровой коронки при непрерывном действии осевой нагрузки и вращательного усилия. Разрушенные частицы гор- ной породы выносятся с забоя сква- жины на дневную поверхность про- мывочной жидкостью — водой или глинистым раствором, иногда воз- душной струей. Жидкость или воздух, нагнетаемые в скважину под давлением, одновременно охлаждают режущий наконечник бурового снаряда. Буровая установка состоит из трех основных частей: буро- вого станка, двигателя и насоса. Установка монтируется на спе- циальных площадках или на автомашинах под мачтой, которая предназначается для спуска и подъема бурового снаряда в скважине. Стационарные буровые агрегаты устанавливаются на неподвижных фундаментах у глубоких скважин. Главными преимуществами колонкового бурения являются: 1) возможность бурения вертикальных, наклонных и горизон- тальных скважин любого направления; 2) получение керна — фактического каменного материала, характеризующего полез- ное ископаемое и геологический разрез. Кроме того, возможно колонковое многоствольное бурение путем принудительного ис- кривления ствола скважины на определенных глубинах. Таким образом обеспечивается несколько разведочных пересечений из одного пункта на поверхности (рис. 46). Важнейшим качественным показателем колонкового буре- ния является выход керна, т. е. отношение добытого из сква- жины столбика горной породы к пробуренному интервалу. Обычно в результате трещиноватости или рыхлости горной по- роды более или менее значительная часть керна истирается в скважине в процессе вращения бурового снаряда и поэтому выход керна редко достигает 100%. Основная задача буровой бригады и геологического персонала на бурении — добыть воз- можно больше керна из скважины, особенно при перебуривании полезного ископаемого. С этой целью могут быть полезны сле- дующие мероприятия: 1) бурение коронками большого диа- метра; 2) уменьшение напора промывной струи до технически допустимого минимума; 3) бурение короткими уходками (0,5— 0,8 м); 4) применение двойных колонковых труб; 5) затирка рыхлого материала на забое скважины всухую и др. Выбор бурового агрегата прежде всего зависит от намечае- мой глубины скважины. 124
Глубина бурения, и Установки До 50 ...............УГБ-50М, УГБ-50МТ, УКБ-12/25, УКБ-12/25С 50—100 .................БСК-2М2, АБВ-ТМ. УПБ-100, КГК-100 100—200 ................УРБ-2Л-2. УРБ-2.5А, УРБ-2.5А-2 200—300 ................КГК-300. УКБ-200/3 400—500 ................СКБ-4. СБА-500, УРБ-ЗАМ, УКБ-500 600—800 ................УБВ-600. ЗИФ-650М, СКБ-5, УРБ-ЗА, БА-15В Свыше 800 ..............ЗИФ-1200А, ЗИФ-1200-М, ЗИФ-1200МР, ЗИФ-1200МРК, СКБ-8, БА-2000, БА-15Н Здесь приведены наиболее распространенные типы буровых установок, используемые в Советском Союзе. Все они могут работать наиболее эффективно в тех условиях, для которых станок предназначается. Однако ряд станков типа ЗИФ и не- которые другие довольно универсальны — могут успешно рабо- тать как на поверхности, так и под землей. Кроме того, для бурения в подземных горных выработках применяются специ- альные буровые станки малых габаритов. К ним относятся станки отечественного производства ГП-1 и БСК-2В-100. Ударно-канатное бурение на разведочных работах применяется во многих случаях, когда не требуется получение керна. Этот вид бурения заключается в измельчении горной по- роды в скважине падающим снарядом большой массы. На конце снаряда крепится долото, которое после каждого удара скалы- вает часть забоя. После углубки скважины на 20—50 см буре- ние прерывается и скважина очищается от раздробленного ма- териала (шлама). Возможность бурить скважины только вертикально ограни- чивает применение ударно-канатного бурения. Но большие ско- рости проходки скважины по сравнению с колонковым бурением в крепких породах, особенно до глубины 150 м, делают ударное бурение более выгодным. Поэтому оно распространено на раз- ведках неглубоко залегающих крупных массивов полезных ис- копаемых, чаще всего рудных штокверков. Ударное бурение нашло широкое применение на разведках россыпей, так как по- зволяет легко перебуривать рыхлые крупногалечные и валун- ные отложения. Успешно используется ударное бурение для проходки скважин на жидкие полезные ископаемые, прежде всего на воду. В СССР для целей разведки твердых и жидких полезных ис- копаемых в зависимости от необходимой глубины бурения при- меняются различные установки. При глубине бурения до 100 м — установки УКС-22М и УГБ-ЗУК, а при глубине до 300 м — УКС-ЗОМ и УГБ-4УК. Роторное и турбинное бурение является бескерно- вым и осуществляется сплошным забоем: первое — при помощи мощных вращательных устройств на поверхности, а второе — путем опускания в скважину турбобура. Эти виды бурения при- меняются для глубоких и сверхглубоких скважин. В разведоч- ной практике так бурится большинство скважин на нефть и газ. При глубоком бурении применяются следующие установки. 125
Глубина бурения, и Наименования установок Самоходные 100—300 ................УРБ-2А, УРБ-2,5А-2, УРБ-ЗАМ, УРБ-ЗА-2, УРБ-ЗА, УКБ-500С, БА-15В, БА-15Н Стационарные 1200—1800 ..............БУ-75 БрД, БУ-75 Бр9 2400—2800 ..............БУ-80 БрД, БУ-80 БрЭ. БУ-2500ЭУ, БУ-2500ДГУ 3000—4000 ..............БУ-125БЭ, БУ-125БД, БУ-ЗОООБЭ, БУ-40007У, БУ-3000ЭУК, БУ-3000БД, БУ-4000ДГУ 5000—8000 ..............Уралмаш-ЗД, Уралмаш-4Э, БУ-5000БЭ, БУ-6500Э, Б-6500ДГ Ручное медленное ударно - вращательное бу- рение осуществляется сплошным забоем, простейшими буро- выми комплектами и при помощи некоторых механических при- способлений, облегчающих физический труд буровых рабочих. Этот вид бурения широко распространен там, где требуется про- ходить неглубокие (до 10—20 м) скважины в рыхлых или мяг- ких породах. Близповерхностные россыпи, месторождения коры выветривания, торфяники, грунтовые воды разведываются обычно при помощи этого вида бурения. В процессе бурения принципы удара и «завинчивания» инст- румента чередуются: рыхлые и вязкие породы пробуриваются змеевиком (шнеком), встречающиеся при этом камни или твер- дые прослои пробиваются долотом. Малая механизация ручного бурения осуществляется при помощи указанных выше станков ударного бурения (до 30 м). Помимо того, широкое применение получили легкие станки вра- щательного, вибрационного бурения, приведенные в табл. 16. Для этих же целей используются станки комбинированного бурения: РБУ-50АС (роторное, ударно-канатное), УПБ-25 (шне- ковое, колонковое), МРБ-75 и БУК-75 (ударно-вращательное), УГБХ-150 (шнековое, колонковое, ударное), УБР-1 (ударное с медленным вращением). Таблица 16 Агрегаты для малой механизации буровых работ Глубина бурения. t Буровые установки по видам бурения вращательное вибрационное пенетрационное 7—10 15—20 Мотобуры: Д-7,5; Д-10; ВС-СГТ; МП-1; М-1 ЭВБХ-20 УБП-15 25—30 50 Шнековые УРБ-1С, УРБ-1В УГБ-50А, УГБ-50М АВБ-1М, БУВ-1 СВУ-55М СПК, СУГП-10, УБП-30 126
Все виды разведочного бурения оказываются эффективными лишь тогда, когда представляется возможным получить доста- точно достоверные данные о геологическом разрезе и качестве полезного ископаемого, т. е. когда получаются надежная доку- ментация и представительный материал для проб. На буровых работах должны соблюдаться определенные пра- вила безопасности, которые обязательны для всех лиц, рабо- тающих на буровой вышке и вблизи нее. Общие требования от- носительно устройства буровой вышки заключаются в том, что последняя должна быть устойчивой и прочной, в зимнее время утеплена, должна иметь два выхода, исправные лестницы с двумя перилами. Специальные требования предусматривают обязательное ограждение движущихся частей станков и других машин, предохранительные устройства на подъемниках, исклю- чающие возможность произвольного падения снаряда. Конт- рольно-измерительные приборы (манометры и др.) подлежат систематической проверке и опломбируются. При бурении на нефть и газ в устье скважины монтируют предохранительные устройства (превентера) и ведется постоянное наблюдение за давлением жидкости и газа в скважине. К управлению буровым агрегатом допускаются только лица, имеющие специальную под- готовку. Кроме того, в каждом конкретном случае устанавлива- ются соответствующие требования пожарной охраны: условия хранения горючих жидкостей и изоляция электрических сетей, требования к установке отопительных устройств, режим для ку- рящих и др. Каждая вышка оснащена противопожарным инвен- тарем. Геофизические методы Геофизические методы как способы разведки месторождений полезных ископаемых получили широкое развитие в современ- ном разведочном деле. Результаты геофизических исследований весьма важны для составления разведочных разрезов и для оконтуривания площади распространения полезного ископае- мого, особенно в начальный период разведки — до проходки выработок. Для прослеживания и оконтуривания отдельных тел полез- ных ископаемых или продуктивных площадей как в плане, так и в разрезах используются различные геофизические методы. Сущность этих методов и подробности их применения, а также соответствующая аппаратура описаны в специальных курсах прикладной геофизики. Здесь излагаются только краткие сведе- ния о применении методов геофизики для решения некоторых разведочных задач и о полученных результатах. Гравиметрические работы крупных масштабов на земной поверхности дают возможность очерчивать рудные поля и отдельные крупные залежи полезных ископаемых по конту- рам аномалий силы тяжести. Четко оконтуриваются образова- 127
ния с повышенной избыточной плотностью, такие, как железо- рудные месторождения Кривого Рога, залежи хромита, медно- колчеданные тела, свинцово-цинковые залежи. В подземных горных выработках используются гравиметр и гравитационный вариометр для выявления тел полезных иско- паемых между горными выработками. При этом, если центр тя- жести массивного рудного тела расположен ниже горизонта наблюдений, оно отмечается положительной гравитационной аномалией, если выше — аномалия получается отрицательная. Магнитометрические работы позволяют оконтури- вать рудоносные зоны и отдельные тела с высокой точностью, если магнитные их свойства резко отличаются от свойств окру- жающих горных пород. Комплексные магнитометрические и гра- виметрические исследования, проведенные в 1933—1934 гг. на площадях КМА, позволили подсчитать запасы железных руд одного из участков в количестве 145 млн. т. Первая же буро- вая скважина в районе г. Старого Оскола подтвердила нали- чие рудного тела большой мощности. Так впервые в СССР были применены геофизические средства для разведки железо- рудных месторождений, давшие практический результат. Магнитометрические работы позволяют оконтуривать круп- ные залежи медно-никелевых руд, обладающие повышенной магнитностью благодаря присутствию в них пирротина. Хоро- шие результаты дает магнитометрия для оконтуривания алма- зоносных кимберлитовых трубок в Якутии. Ряд выходов этих трубок, отмеченных аэромагнитной съемкой, затем был детально очерчен наземными крупномасштабными магнитометрическими работами. Сейсмометрические работы в процессе разведки хотя и играют вспомогательную роль, но имеют большое значе- ние для выявления и оконтуривания залежей нефти и солей в сложных структурных условиях. Многие залежи нефти были оконтурены сейсмометрическим методом. Соляные купольные образования успешно очерчиваются сейсмометрией—-методом регулируемого направленного приема (РНП) с последующей проверкой единичными буровыми скважинами, что предохра- няет залежи солей от порчи, неизбежной при бурении многочис- ленных скважин. Электрометрические работы являются наиболее распространенным видом геофизических исследований в про- цессе разведки разнообразных месторождений полезных иско- паемых. Для изучения структуры месторождения успешно при- меняются детальные измерения методами электропрофилиро- вания и естественного поля. Для выявления, оконтуривания, установления элементов залегания отдельных тел или их частей применяются методы заряженного тела, вызванной поляризации и радиопросвечивания. Применение других методов электрометрии в процессе раз- ведки также иногда дает возможность составить представление 128
о пространственном положении и размерах тел полезных иско- паемых. Так, методом съемки срединного градиента прослежи- вались слюдоносные пегматитовые жилы в Восточной Сибири, длина которых при этом определялась с погрешностью 10—15 %. Все перечисленные способы разведки месторождений полез- ных ископаемых с применением геофизических технических средств имеют одну общую особенность, отличающую их от способов разведки при помощи горных разведочных выработок или буровых скважин. Геофизические методы могут применяться для разведки глубинных частей месторождения, для прослежи- вания и оконтуривания залежей полезных ископаемых только в сочетании с проходкой хотя бы единичных буровых скважин или подземных горных выработок. Без последних, позволяющих установить качество полезного ископаемого и значение геофи- зической аномалии, геофизические способы не могут дать исчер- пывающего решения задач разведки. Поэтому на практике они всегда комплексируются со способами разведки при помощи горных выработок или буровых скважин с минералого-петрогра- фическими и химическими исследованиями тел полезных иско- паемых и вмещающей среды. Основными техническими средствами разведки месторожде- ний полезных ископаемых на дне океана являются морские суда водоизмещением 1000—3000 т, оснащенные соответствующим оборудованием (краны, лебедки, приспособления для взятия проб, геофизические комплексы). На этих судах помещаются и лаборатории для анализа проб. ПРОСЛЕЖИВАНИЕ И ОКОНТУРИВАНИЕ Как уже отмечалось, главной задачей разведочных разрезов является определение формы рудного тела и его размеров, т. е. количества полезного ископаемого. Для этой цели ведутся на- блюдения по естественным и искусственным обнажениям и по определенной системе проходятся горные выработки и буровые скважины. Чтобы иметь представление об объеме рудного тела, необходимо получить несколько разрезов. Лучше всего, если раз- резы будут расположены параллельно друг другу, поэтому и выработки должны задаваться с таким расчетом, чтобы они располагались в параллельных плоскостях. Разрезы обычно ориентируются по направлению максимальной изменчивости ос- новных параметров тела полезного ископаемого. Этим обеспе- чивается наиболее полное выяснение всех особенностей в строе- нии тела и вмещающих его пород. Для различных типов месторождений направление макси- мальной изменчивости может быть различным. Так, для тел пла- стового и жильного типов, у которых два размера большие, а один малый, направление максимальной изменчивости обычно совпадает с направлением мощности. Поэтому разведочные раз- резы задаются вкрест простирания рудного тела. 5 Заказ № 2791 129
Схема раз- горизоитальных Рис. 47. ведочных разрезов по крутопадаю- щему трубообразному рудному телу. Для тел изометричной фор- мы направление разведочных разрезов, особенно на ранних стадиях разведочных работ, когда неизвестно направление максимальной изменчивости, значения не имеет. Не исклю- чено, что на стадии детальной разведки ориентировка разве- дочных разрезов может быть изменена на основе изучения изменчивости по данным пред- варительной разведки. Для рудного тела трубооб- разной формы (один размер большой, а два других малые) плоскости разрезов должны быть перпендикулярны его длинной оси. В зависимости от положения трубообразного тела в пространстве разрезы могут быть вертикальными или горизонтальными (рис. 47). В зависимости от положе- ния выработок в разрезах и самих разрезов различаются образованные разведочными выработками правильные сети: квадратная, прямоугольная, ромбическая (рис. 48). Прямо- угольные сети обычно применяются для разведки удлиненных тел полезных ископаемых или тех, которые обладают резко различной изменчивостью в двух направлениях. В этих случаях короткая сторона прямоугольника ориентируется по направле- нию наибольшей изменчивости объекта разведки, в частности — поперек удлиненного тела. Наиболее распространенная в прак- тике сеть квадратная. Она применима для разведки тел любой формы, особенно в самом начале разведочных работ, когда еще не выявились направления наибольшей изменчивости месторож- дения или отдельных залежей. В процессе разведочных работ форма сети может изменяться с превращением сети одного вида в другой. Например, раз- ведка, начатая прямоугольной сетью, может потребовать более равномерного расположения разведочных пересечений, тогда при сгущении сети путем проходки дополнительных выработок по промежуточным профилям прямоугольная сеть превраща- ется в квадратную. В другом случае проходка сгущающих пе- ресечений в серединах квадратных ячеек сети приводит к фор- мированию новой сети с другими направлениями разрезов. 130
Рис. 48. Виды правиль- ных разведочных сетей: а — квадратная; б — прямо- угольная; в — ромбическая 'Прослеживание тел полезных ископаемых всегда сопровож- дается оконтуриванием, поэтому оба эти понятия целесообразно рассматривать вместе. Прослеживание и оконтуривание пресле- дуют не только цели выяснения формы геологических тел и установления их естественных границ, но и качественных показа- телей полезного ископаемого в различных частях объекта раз- ведки. Поэтому при прослеживании всегда производится опро- бование проявлений полезного ископаемого и вмещающих гор- ных пород; при отсутствии естественных геологических границ тела полезного ископаемого именно данные опробования служат основанием для проведения его условных контуров. - Следует различать случаи, когда выходы на поверхность не перекрыты более молодыми отложениями. Отсутствие перекры- вающего чехла является самым благоприятным случаем, позво- ляющем без особых работ провести картирование выходов и их опробование. Но эти случаи редки. Обычно выходы тел полез- ных ископаемых перекрыты рыхлыми отложениями и для их изучения приходится создавать искусственные обнажения. Если отложения (наносы) незначительны по мощности (до 2—3 м), вскрытие выходов осуществляется канавами или траншеями, в которых появляется возможность получить сведения о разме- рах тел полезных ископаемых и начинать их прослеживание. Для месторождений жильного типа прослеживание жил осу- ществляется поперечными канавами последовательно на всю их длину (рис. 49). Прослеживающие канавы проходят через опре- деленное расстояние, зависящее от протяженности жилы и из- менчивости основных ее свойств. Обычно это 30—40 м, но в ряде случаев эти расстояния уменьшаются до 10—15 м. В случае необходимости более детального прослеживания приходится переходить на сплошное вскрытие жилы (непрерыв- ное прослеживание). Непрерывное прослеживание применяется в тех случаях, когда общая структурная обстановка довольно сложная. Например, трудно увязать отдельные редкие пересе- чения жильного тела и нет уверенности, что поперечными ка- навами вскрывается одна и та же жила. Канавы в этом случае проходятся вдоль жильного тела, освещая всю его мощ- ность. При большой мощности иногда применяются широкие рас- чистки, но это связано с большим объемом горных работ и, сле- довательно, с большими затратами средств. Поэтому при боль- шой мощности жил непрерывное прослеживание применяется реже. г>* 131
Рис. 49. Схема вскрытия и прослеживания рудных жил на участке воль- фрамового месторождения. / — метаморфические сланцы; 2 — граниты; 3 — рудная жила н ее элементы залега- ,ния; 4 — разведочные канавы и шурфы; 5 — скважина и ее направление При наличии мощных наносов (более 3—4 м) прослеживание осуществляется с помощью шурфов, которые задают по линиям (будущее направление разведочных разрезов) вкрест простира- ния и по простиранию как прослеживающие (см. рис. 49). В за- висимости от угла падения жилы могут применяться или только одни шурфы до пересечения с жилой в случае пологого угла па- дения, или шурфы с квершлагами при крутом падении. Послед- ние применяются в случае, если шурф, пройденный до опреде- ленной глубины, не встретил жильного тела. При сложном строении жилы из квершлага или самого шурфа проходятся вы- работки по простиранию с целью ее прослеживания (рис. 50). Прослеживание выходов пластообразных месторождений, учитывая более простое строение месторождений этого типа и меньшую изменчивость их основных свойств, возможно более редкой сетью канав или шурфов. Для тел изометричной формы прослеживание с поверхности 132
м. Скв. т Рис. 50. Прослеживание жильных тел под почвенно- растительным слоем и на глубине. / — почвенно-растительный слой; 2 — рудные жилы; 3 — шурфы с квершлагами; 4 — рассечка из квершлага осуществляется при малой мощности наносов серией взаимно перпендикулярных канав, а при большой их мощности эту функ- цию выполняют шурфы, пройденные по определенной сетке. При большой мощности наносов, достигающей нескольких десятков метров, для прослеживания применяются буровые скважины. Прослеживание не есть специфическая опе- рация изучения поверх- ности месторождения. Оно ведется и при изучении глубоких горизонтов. Для этой цели проходятся спе- циальные горные выра- ботки— штреки при ма- лой мощности рудных тел (рис. 51), при значитель- ной мощности рудных тел из штреков задаются орты (рассечки) до полного пе- ресечения мощности руд- ных тел (см. рис. 45). В ряде случаев вместо ор- тов проходятся буровые скважины в целях сокра- щения объема дорогосто- ящих горных выработок. В результате просле- живания устанавливаются границы залежей, т. е. эта операция завершается Рис. 51. Прослеживание рудных жил па разведочном горизонте. /-—кварцево-рудные жилы; 2 — контуры горных выработок: а —квершлаг; б — штреки 133
Рис. 52. Проведение предполагае- мого контура пласта по тектониче- скому нарушению. / — выход пласта; 2 — линии тектониче- ских нарушений; 3 — буровые скважины; 4 — линия предполагаемого контура; 5 — изогипсы пласта, м Рис. 53. Способы оконтуривания тел полезных ископаемых: а — сеть разведочных выработок; б — способ «креста» оконтуриванием тел. Различают три способа оконтуривания: 1) оконтуривание в результате непрерывного прослеживания; 2) проведение контуров путем интерполяции; 3) проведение кон- туров путем экстраполяции. Первый способ наиболее надежный, так как границы тел в этом случае не требуют последующих уточнений. Наиболее часты случаи оконтуривания путем интер- поляции, т. е. проведения контуров между двумя соседними вы- работками или скважинами, вскрывшими и не вскрывшими по- лезное ископаемое. Точность проведения контура этим способом зависит от расстояния между выработками. В краевых частях рудного тела контур проводится обычно по способу экстрапо- ляции за пределами выработок, вскрывших промышленное ору- денение, он отражает представления разведчика о возможном расположении границы тела. Наиболее правильным оконтуриванием по способу экстрапо- ляции считается такое, при котором контуры обоснованы гео- логически, например приуроченностью промышленного орудене- ния к определенным стратиграфическим горизонтам, ограниче- нием каким-либо экраном или тектоническим нарушением (рис. 52). Тела полезного ископаемого часто не имеют четких геологических границ. Поэтому на практике применяют фор- мальные способы оконтуривания до некоторых условных границ. Уже на ранних стадиях разведочных работ желательно хотя бы приблизительно знать общие контуры месторождения или тела полезного ископаемого. С этой целью развитие сети разве- дочных выработок осуществляется двумя основными способами: редкой сетью и «крестом». Выработки, пройденные по редкой сети (квадратной или прямоугольной), позволяют провести окон- туривание по способу интерполяции (рис. 53, а). При способе «креста» выработки располагаются в двух взаимно перпенди- кулярных разведочных профилях. Оконтуривание при этом спо- собе осуществляется в профилях интерполяцией, а между ними — экстраполяцией (см. рис. 53,6). От способа оконтуривания зависит достоверность как самих 134
контуров, так и подсчитанных в их пределах запасов. Непрерыв- ное прослеживание обеспечивает наиболее надежные контуры, а интерполяция и экстраполяция — менее точные. В процессе разведочных работ согласно принципу последовательных при- ближений участки, где границы были определены на ранних ста- диях способом экстраполяции, при дальнейшей разведке уточ- няются и могут уже устанавливаться способом интерполяции или непрерывным прослеживанием. При проведении разведочных работ на дне океана выполня- ется непрерывное сейсмопрофилирование, акустическое профи- лирование и эхолотные промеры по взаимоперпендикулярным разведочным линиям (галсам). Последние разбивают площадь подводного месторождения на квадраты, внутри которых прово- дится опробование отложений морского дна. Площади промыш- ленных пластообразных месторождений ЖМК составляют от 9,6 до 29 тыс. км2, где плотность залегания конкреций в среднем выше 10 кг/м2. Для выполнения детальной разведки месторож- дения ЖМК густота сети пробоотбора (станций) принимается в зависимости от размеров объекта от 5X5 до 2x2 км. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ РАЗВЕДКИ Нод системой разведки понимается пространственная совокупность разведочных выработок, прово- димых в определенном порядке для выполнения комплекса исследований, которые дают воз- можность подсчитать промышленные запасы полезного ископаемого. Особенности разведочных систем, определяемые природными свойствами объектов разведки месторождений или их частей, выражаются в различной ориентировке разведочных разрезов и применяемых различных разведочных выработок. Системы разведки формируются из ряда разведочных разре-_ зов. Последние располагаются по разведочным линиям, образуе- мым разведочными пересечениями, или по разведочным горизон- там; в других случаях системы представлены комбинациями горизонтальных и вертикальных разведочных разрезов. Но раз- ведочные пересечения, образующие разведочные разрезы, выпол- няются при помощи разнообразных буровых скважин или гор- ных разведочных выработок. В результате сочетания тех или других разведочных выработок, расположенных в плоскостях горизонтальных или вертикальных разрезов, формируется определенный тип системы разведки. Существуют разные группировки разведочных систем, в основе каждой ле- жат два признака: виды разрезов и виды разведоч- ных выработок. По последнему признаку системы подраз- деляются на три большие группы: 1) буровые; 2) горные; 3) гор- но-буровые. Внутри этих групп системы могут подразделяться по видам разведочных разрезов: вертикальных, горизонтальных или сочетаний тех и других. 135
Рациональные комплексы разведочных выработок в системе те, которые полнее соответствуют природным особенностям объ- екта разведки, позволяют получить достаточно достоверные ис- ходные данные в отношении измерений и определений качествен- ных показателей тел полезного ископаемого при наименьших затратах средств. Буровые системы могут быть образованы следующими основными средствами разведки: а) скважинами шнекового бу- рения; б) скважинами ударно-канатного бурения; в) скважи- нами шарошечного бурения; г) скважинами колонкового буре- ния; д) сочетаниями скважин ударно-канатного и колонкового бурения; е) сочетаниями скважин шарошечного и колонкового бурения. Гор ные системы образуются исключительно горными вы- работками в следующих основных их видах и сочетаниях: а) ка- навами; б) шурфами (дудками); в) шурфами с подземными выработками из них; г) штольнями продольными; д) штольнями поперечными со штреками; е) шахтой с квершлагами и штре- ками; ж) сочетаниями штолен со слепыми шахтами и штреками. Горно-буровые системы образуются следующими ос- новными сочетаниями средств разведки: а) скважинами шнеко- вого бурения и шурфами (дудками); б) скважинами бескерно- вого (шарошечного или ударно-канатного) бурения и шурфами; в) скважинами колонкового бурения и шурфами; г) штольнями и скважинами колонкового бурения с поверхности; д) штоль- нями и скважинами колонкового бурения подземными и с по- верхности; е) шахтами с квершлагами, штреками и скважинами колонкового бурения с поверхности; ж) шахтами с квершла- гами, штреками и скважинами колонкового бурения подзем- ными и с поверхности. Преобладающими системами разведки являются горно-бу- ровые, составляющие 55 % общего количества рассмотренных объектов; это объясняется главным образом тем, что большая часть месторождений твердых полезных ископаемых представ- лена средними и малыми месторождениями довольно сложного геологического строения с изменчивыми формами и элемен- тами залегания тел полезных ископаемых, которые не могут быть надежно разведаны без участия подземных горных выра- боток. Буровыми системами без применения горных выработок в формировании разведочных разрезов разведано 33% объек- тов, представленных крупными месторождениями относительно простых форм (пластовых, штокверковых и т. п.). Применение горных систем без участия буровых скважин ограничено ма- лыми и весьма изменчивыми объектами — их доля составляет 12 % всей суммы рассмотренных объектов. Сочетания различных рациональных комплексов разведоч- ных выработок и различной ориентировки разведочных разрезов определяют многообразие разведочных систем, которые воз- можно сгруппировать в определенные типы. Общее число типов 136
разведочных систем, сгруппированных по их основным призна- кам, около 30. Всякая система разведки развивается постепенно от начала предварительной разведки до окончания детальной, а в ряде случаев завершается развитие системы только в период экс- плуатации месторождения. При этом различаются три порядка последовательного применения горных разведочных выработок и буровых разведочных скважин. Первый порядок-—горные выработки — скважины — применяется для разведки крупных и относительно выдержан- ных месторождений, таких, как угольные свиты, штокверки, массивы строительных камней. Такие месторождения исследу- ются вначале неглубокими горными выработками в приповерх- ностной части, а затем вся разведка на глубину выполняется одними буровыми скважинами до начала отработки. Второй порядок—скважины—горные выработки — целесообразен в том случае, когда в пределах некоторой геоло- гически ограниченной зоны залегают разобщенные небольшие тела полезного ископаемого, такие, как жилы, линзы и им подобные образования, распространяющиеся на значительные глубины и «слепые» в своем большинстве. В таких случаях сначала при помощи разведочных скважин очерчиваются об- щие контуры месторождения и фиксируются наиболее значи- тельные тела полезного ископаемого, а затем каждая отдель- ная залежь разведывается горными выработками. Третий порядок—горные выработки — скважины — горные выработки — осуществляется в тех случаях, когда раз- ведываются сильно изменчивые тела полезного ископаемого, выходы которых беспорядочно расположены на площади место- рождения. Чтобы разобраться в условиях залегания и качестве полезного ископаемого, сначала проходятся приповерхностные горные выработки, затем освещаются перспективы распростра- нения полезного ископаемого по каждой залежи на глубину при помощи буровых скважин, а вся дальнейшая разведка отдель- ных тел полезного ископаемого проводится подземными гор- ными выработками. Последние обычно являются в то же время и горно-подготовительными для отработки залежей. Эти типичные порядки развития разведочных систем нахо- дят применение при разведке подавляющего большинства ме- сторождений. Однако в некоторых случаях простейшие место- рождения разведываются исключительно одними буровыми скважинами, а небольшие и весьма сложные объекты — одними подземными горными выработками без буровых скважин. Геофизические средства разведки, позволяющие прослежи- вать и оконтуривать залежи полезных ископаемых, участвуют в системах разведки как вспомогательные способы в тех или других сочетаниях с разведочными выработками. В стадию предварительной разведки приближенное оконтуривание зале- жей на глубине по выявленным с поверхности аномалиям спо- 137
собствует наиболее правильному расположению разведочных скважин или других выработок. Например, комплекс геофизи- ческих методов (магнитометрии и гравиметрии) в сочетании с редкой сетью буровых скважин позволяет подсчитать запасы железных руд с достоверностью, обеспечивающей предваритель- ную оценку месторождения (категории Ci и С2). При этом предельное разрежение разведочной сети и почти безошибоч- ный выбор мест заложения скважин оказываются возможными исключительно благодаря предшествовавшим крупномасштаб- ным геофизическим исследованиям месторождения с поверхно- сти. В конечный период разведки бывает необходимо исследо- вать пространство между разведочными выработками — сосед- ними буровыми скважинами или между горизонтами горных выработок. В таких случаях могут быть полезны геофизические методы. С другой стороны, предполагая возможность геофи- зических исследований пространств между разведочными вы- работками, последние целесообразно проводить реже и тем экономить средства на разведку. Как показали исследования, ведущими факторами, опреде- ляющими выбор типа разведочной системы, являются: а) формы и условия залегания тел полезного ископаемого, предполагаемые или частично выясненные при поисково-оценочных работах; б) размеры месторождения и отдельных тел полезного ископаемого в его пределах; в) качество полезного ископаемого, установлен- ное или прогнозируемое по данным поисково-оценочных работ. Каждой морфологической группе месторождений соответ- ствуют определенные типы разведочных систем. Чем крупнее месторождение, тем меньшую роль в его разведке играют под- земные горные выработки. Качество полезного ископаемого диктует необходимость выбора подходящих разведочных выра- боток для надежного опробования. Для изучения месторождения обычно возможно применение разведочных систем нескольких типов. Поэтому возникает за- дача выбора разведочной системы. Очевидно, должна быть выбрана такая разведочная система для конкретного месторож- дения, которая дает достаточные данные для решения постав- ленных задач разведки при минимальных затратах. Ниже рас- сматриваются некоторые примеры типов разведочных систем по их группам. Некоторые типы буровых систем Буровые системы применяются для разведки крупных и средних месторождений, залегающих как вблизи поверхности, так и на больших глубинах. Наиболее эффективны буровые системы разведки для месторождений простых форм с равно- мерным распределением полезных компонентов, где допустима интерполяция разведочных данных между скважинами и раз- резами, построенными по этим скважинам. Буровые системы типичны для разведки месторождений, 138
принадлежащих к I группе,— пластовых и пластообразных как крупных размеров (угли, железорудные и марганцевые, меди- стые песчаники и др.), так и относительно мелких месторожде- ний коры выветривания с равномерным распределением полез- ных минералов. Часть месторождений II группы — штокверков, ’ массивов вкрапленных руд и строительных камней, большин- ство россыпей — разведывается исключительно бурением. При- мерами буровых разведочных систем могут служить различные по своим техническим средствам и ориентировке скважин си- стемы, кратко охарактеризованные ниже. Система вертикальных разрезов мелкими вертикальными скважинами (рис. 54) применяется для разведки пологих неглубоко залегающих плоских тел по- лезного ископаемого. Этой системой разведаны многие месторож- дения озерно-болотных железных руд, никелевые месторожде- ния коры выветривания, пласты глин, песков и др. Она приме- няется всегда для разведки сильно обводненных долинных россыпей золота. Вертикальные буровые скважины обычно небольшой глу- бины (до 30 м) располагаются вдоль разведочных линий, ори- ентированных поперек долины или рудоносной структуры на всю ширину. Изометрнчные пластообразные месторождения раз- ведываются, как правило, квадратной сетью буровых скважин, позволяющей строить взаимно перпендикулярные разведочные разрезы. Сильно удлиненные объекты, такие, как россыпи в реч- ных долинах, освещаются серией поперечных разрезов, отстоя- щих друг от друга на больших расстояниях (десятки и сотни метров); в разрезах же расстояния между разведочными выра- ботками устанавливаются небольшие: на золотых россыпях это обычно 10—20 м, реже до 40 м. Система вертикальных рйзрезов глубокими вертикальными скважинами используется при раз- ведке глубоко залегающих пологих пластообразных тел и ме- сторождений изометричной формы. Примерами таких объектов могут служить платформенные месторождения углей, бокситов, пластообразные тела медистых песчаников, штокверковые ме- сторождения цветных и редких металлов. Расположение скважин производится, как и в предыдущей системе, по квадратной или прямоугольной сети. Глубина буре- ния обычно определяется распространением промышленных скоплений полезных ископаемых в пределах 70—1000 м для Рис. 54. Разрез по силикатно-никелевому месторождению. / — минеральные образования коры выветривания; 2 — серпентинит; 3 — рудная за- лежь в коре выветривания 139
твердых и свыше 1000 м для жидких и газообразных полезных ископаемых (см. рис. 1). Система вертикальных разрезов наклон- ными скважинами разной глубины (см. рис. 18) предназначается для разведки крутопадающих уплощенных тел полезных ископаемых — пластовых, жилообразных, линзооб- разных. В чистом виде эта система применяется только для разведки «слепых» залежей; месторождения же, выходящие на дневную поверхность, в своих приповерхностных частях обычно вскрываются неглубокими горными выработками (шурфами или штольневыми врезами). Необходимость бурения наклонных скважин определяется тем, что при крутом падении тела полезного ископаемого угол встречи со скважиной может быть настолько малым, что пред- ставление о мощности тела окажется искаженно преувеличен- ным, особенно если буровая скважина может скользнуть вдоль по падению тела. Поэтому рекомендуется задавать буровые разведочные скважины навстречу крутопадающей залежи с та- ким расчетом, чтобы угол встречи был не менее 30°. Если раз- ведываемая залежь сильно изменяет угол падения, то и разве- дочные скважины в разрезе должны задаваться с различными углами наклона, однако с таким расчетом, чтобы разведочные пересечения осуществлялись приблизительно на одинаковых расстояниях друг от друга. Таким образом, серии наклонных скважин в нескольких разрезах создают более или менее равномерную сеть разведоч- ных пересечений. При этом расстояния между разведочными пе- ресечениями в разрезе обычно бывают меньшими, чем расстоя- ния между разрезами, так как уплощенные залежи полезного ископаемого оказываются более изменчивыми в своих попереч- ных сечениях по сравнению с изменчивостью свойств по прости- ранию. Глубины наклонных скважин находятся в пределах 50— 1000 м. Наклонные скважины большей глубины чаще всего неэффективны вследствие произвольных отклонений. Для раз- ведки крутопадающих месторождений на больших глубинах приходится применять другие способы их проходки и другое оборудование, что приводит к формированию уже иного типа системы разведки. Некоторые типы горных систем Горные системы, применяемые для разведки сложных ме- сторождений, представленных небольшими залежами, весьма из- менчивыми по форме и содержанию полезных компонентов, не пользуются широким распространением в разведочной практике. Горные системы служат для разведки небольших месторож- дений IV и V групп — различного рода трубообразных и ветвя- щихся рудных залежей, мелких гнезд, прожилков и других скоплений ценных минералов. Эти системы преимущественно используются в случаях эксплуатационно-разведочных работ, 140
схз о Рис. 55. Система шурфов с рассечками при разведке месторождения Се- миз-Бугу (по П. М. Татаринову). 1—вторичный кварцит; 2 — андалузитовая порода; 3 — заложи коруида; 4 — делювий когда весьма детальная разведка объекта неиз- бежно совмещается с под- готовкой к отработке или с самой отработкой по- лезного ископаемого. Система верти- кальных разрезов канавами возможна тогда, когда полезное ис- копаемое залегает на по- верхности земли в виде рыхлого плащеобразного покрытия и целесообразна для таких полезных иско- паемых, которые обла- дают очень малыми кон- центрациями полезного компонента при его не- равномерном распределе- нии. К числу такого рода объектов разведки отно- сятся долинные россыпи алмазов и платины, име- ющие мощности до 3— 4 м. При системе разведки Рис. 56. Система разведки штольнями с рассечками (по А. К. Полякову). 1 — рудная брекчия; 2 — оруденелая брекчия непромышленная; 3 — сланцы; 4 — известняки; 5 — элементы залегания канавами вся толща про- дуктивных отложений разрезается поперечными канавами по разведочным линиям, отстоящим друг от друга на расстояниях, допускающих интерполяцию между соседними канавами-разре- зами. Сплошной разрез канавой для таких россыпей более на- дежен в отношении достоверности получаемых сведений по срав- нению с серией разведочных шурфов вдоль разведочной линии, 141
которые обычно применяются на разведке неглубоко залегаю- щих россыпей. К тому же при механизированной проходке раз- ведочных канав траншейными экскаваторами работы оказыва- ются более дешевыми. Разведка канавами алмазных и плати- новых россыпей дает большие массы песков, которые можно использовать для пробной эксплуатации россыпи. Система вертикальных разрезов шурфами с рассечками (рис. 55) применима для небольших сложных тел полезного ископаемого, залегающих неглубоко. Наиболее эффективна разведка шурфами до 15—20 м по вертикали, ими можно пользоваться и до глубин 30—40 м. Из вертикального шурфа на некоторой глубине проходится квершлаг для вскрытия залежи. Если залежь распространяется на большую глубину, то бывает целесообразным пройти вто- рой квершлаг глубже первого. Так, с помощью вертикальной и горизонтальных горных выработок создается вертикальный раз- ведочный разрез. Система горизонтальных разрезов штоль- нями с ортами (рис. 56) является обычной в условиях резко расчлененного рельефа местности. Эта система образу- ется несколькими горизонтальными сечениями месторождения или отдельных залежей, каждое из которых развивается из штольни, заложенной на горном склоне на том или ином уровне. Если габариты штольни меньше поперечных размеров залежи или если месторождение представлено серией параллельных тел, то из штольни в обе стороны проходятся рассечки — орты — до пересечения контакта залежи или продуктивной зоны с вмещающими породами. Расстояния между рассечками и горизонтами зависят от изменчивости морфологических свойств объекта разведки. Некоторые типы горно-буровых систем Горно-буровые системы представляют собой различные ком- бинации буровых и горных разведочных выработок. Это наибо- лее распространенные системы в практике разведок месторож- дений полезных ископаемых. Большинство месторождений черных, цветных, редких и драгоценных металлов и многие ме- сторождения неметаллических полезных ископаемых разведыва- ются с применением сочетаний буровых скважин и подземных горных выработок. Горно-буровые системы применяются для разведки место- рождений III группы — жильных и линзообразных средних и малых размеров; некоторые наиболее изменчивые или прерыви- стые месторождения II группы — сложные штокверки, неравно- мерные залежи цветных и редких металлов — разведываются с применением как буровых скважин, так и горных выработок; ряд значительных трубообразных и им подобных залежей место- рождений IV группы выявляется при помощи систем подземных горных выработок с подземными буровыми скважинами. В за- 142
висимости от степени изменчивости морфологических свойств месторождения и распределения полезного компонента в одних системах преобладают горные выработки, в других — буровые скважины. Ниже приводятся некоторые примеры из большого разнообразия горно-буровых разведочных систем. Система вертикальных разрезов мелкими скважинами и шурфами применяется для разведки рос- сыпей или месторождений коры выветривания в тех случаях, когда вышеописанная система мелких буровых скважин не обеспечивает надежных результатов ввиду значительных по- грешностей определения мощностей россыпи или содержаний полезных минералов по данным буровых скважин. Поэтому проходятся шурфы вперемежку со скважинами для подтверж- дения данных последних. В зависимости от местных условий количество шурфов бывает от 5 до 20 % общего количества разведочных пересечений. При проходке шурфов некоторые из них задаются на местах пройденных буровых скважин с целью возможно более точного контроля данных бурения, с замерами и опробованием тех же интервалов по глубине, какие были при- няты для скважины. Система вертикальных разрезов горными вы- работками из шахты (шурфа) и наклонными скважинами (рис. 57) характерна для многих месторожде- ний различных полезных ископаемых. Она целесообразна при крутом падении продуктивных зон или залежей полезного иско- паемого, распространяющегося на большие глубины и при рав- нинном рельефе поверхности. В таких случаях верхняя часть месторождения вскрывается горизонтом горных выработок, про- ходимых из шахты, если необходимо разобраться в сложном строении рудной зоны. Дальнейшая же разведка на глубину при достаточном выяснении внутреннего строения зоны верхними горными выработками может производиться наклонными буро- Рис. 57. Система разведочных шахт и наклонных буровых скважин. 1 — альбитофиры; 2 — сланцы; 3 — сланцы окварцованиые; 4 — сланцы пиритизиро- ваиные; 5 — медный колчедан; 6 — бурые глины О БЗз > Рис. 58. Система разведки подзем- ными горными выработками с гори- зонтальными скважинами. 1 — диориты; 2 — порфириты; 3 — суль- фидная руда; 4 — зеленокаменные по- роды; 5 — сланцы 143
выми скважинами с поверхности. Обычным в такой системе яв- ляется расположение шахты в лежачем боку месторождения, а заложение разведочных скважин — в висячем. Система горизонтальных разрезов горными выработками и скважинами (рис. 58) представляет собой сочетание разведочных штреков, пройденных на несколь- ких горизонтах, с подземными буровыми скважинами. По- следние могут проводиться взамен ортов или чередуясь с ними. Штреки могут быть проведены из шахты или из штолен, вскрывающих залежь на ряде горизонтов. Естественно, что по- добные системы предназначаются для разведки компактных и крутопадающих залежей, уходящих на большие глубины, но обладающих сравнительно небольшими размерами и причудли- выми очертаниями в горизонтальных сечениях. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Всякие измерения в разведочных выработках и определения качества полезного ископаемого производятся с некоторой сте- пенью точности, а интерполяция и экстраполяция данных по разведочным выработкам на прилежащие участки таят в себе возможность существенных ошибок. Поэтому всегда возможны более или менее значительные расхождения между подсчитан- ными и действительными запасами полезного ископаемого в пределах месторождения или его части. Величина отклонения запасов, подсчитанных по данным разведки, от действительных зависит от сложности формы тела полезного ископаемого и степени изменчивости его качества. Чем сложнее форма тела, тем выше изменчивость качества полезного ископаемого и чем менее детально оно разведано, тем ниже достоверность подсчи- танных запасов. Различия запасов полезного ископаемого в зависимости от детальности разведки частей месторождения и подразумеваемой при этом разной степени их достоверности составляет сущность классификации запасов. На основании разной степени разве- данности объектов производится разделение запасов полезного ископаемого на несколько категорий. В понятие разведанности входит также определение степени надежности данных о техни- ческих свойствах полезного ископаемого и горнотехнических ус- ловиях его эксплуатации. Классификация запасов твердых полезных ископаемых Общими положениями классификации запасов предусмот- рены единые принципы подсчета и учета запасов, которые выражаются в раздельном подсчете запасов каждого вида полез- ного ископаемого, в подсчете запасов всего комплекса полез- ных компонентов, в подсчете запасов в недрах без вычета по- 144
терь при добыче и переработке, в установлении подсчетных и учетных единиц. Согласно действующей классификации запасы твердых по- лезных ископаемых подразделяются на две группы: балан- совые, пригодные для использования, и забалансовые, которые в настоящее время не могут быть использованы. Каж- дая из этих групп, в свою очередь, делится на запасы разных категорий по степени разведанности объектов, их залючаю- щих. Категории запасов имеют индексы А, В, Ci и С2 и характеризуются следующими условиями. Категория А — запасы, разведанные и изученные с детально- стью, обеспечивающей полное выяснение условий залегания, форм и размеров тел, природных типов и промышленных сортов полезного ископаемого, их соотношения и пространственного положения; выделение и оконтуривание безрудных и неконди- ционных участков; полное выяснение качества, технологических свойств полезного ископаемого и природных факторов (гидро- геологических, инженерно-геологических и др.), определяющих условия ведения горно-эксплуатационных работ. Контур запа- сов полезного ископаемого определен скважинами или горными выработками, согласно установленным кондициям. Категория В — запасы, разведанные и изученные с деталь- ностью, обеспечивающей выяснение основных особенностей ус- ловий залегания, форм и размеров тел, выявление природных типов и промышленных сортов полезного ископаемого и зако- номерностей их распределения без точного отображения про- странственного положения каждого типа; выяснение соотноше- ния и характера безрудных и некондиционных участков без точного их оконтуривания; выяснение качества, основных тех- нологических свойств полезного ископаемого и основных при- родных факторов, определяющих ведение горно-эксплуатаци- онных работ. Контур запасов полезных ископаемых определен по данным разведочных выработок с включением, при устой- чивой мощности и выдержанном качестве полезного ископае- мого, ограниченной зоны экстраполяции. Категория Ci — запасы, разведанные и изученные с деталь- ностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах условий залегания, характерных форм тел полезного ископаемого, его природных типов, промышленных сортов, качества, технологи- ческих свойств, а также природных факторов, определяющих условия ведения горно-эксплуатационных работ. Контур запа- сов полезных ископаемых определен на основании разведочных выработок и экстраполяции по геологическим и геофизическим данным. Категория С2—запасы предполагаемые; условия залегания, формы и распространение тел полезного ископаемого прогно- зируются на основании геологических и геофизических данных, подтвержденных вскрытием полезного ископаемого в отдельных 145
Рис. 59. Схема блокировки запасов руд крутопадающей жилы по кате- гориям в продольной проекции на вертикальную плоскость. Пример отнесения запасов точках, или по аналогии с изу- ченными участками. Качество полезного ископаемого опреде- лено по единичным пробам и образцам или по данным при- мыкающих разведанных участ- ков. Контур запасов полезных ископаемых определяется на основании естественных обна- жений, единичных скважин и горных выработок или по их совокупности с учетом геофи- зических и геохимических дан- ных, а также путем геологиче- ски обоснованной экстраполя- ции параметров запасов более высоких категорий. к различным категориям при- веден по крутопадающей рудной жиле, разведанной в верхней части системой горных выработок (рис. 59). В этом, довольно типичном примере к категории А отнесены запасы руды в бло- ках, оконтуренных со всех сторон горными выработками; к ка- тегории В — запасы, оконтуренные с трех сторон выработками; к категории Ci — запасы экстраполированные, опирающиеся на отдельные пункты горных выработок, вскрывших рудную жилу; к категории Сг — запасы, экстраполированные по геологическим' соображениям ниже блоков запасов категории Ct («подвешен- ные» к запасам категории Ci). Запасы категорий А, В и Ci называются промышленными, а категории Сг— геологическими. Первые служат для обоснова- ния вложения средств в строительство горных предприятий. Запасы же геологические позволяют только решать вопрос о целесообразности проведения дальнейших геологоразведоч- ных работ и определить необходимые ассигнования на эти ра- боты. Согласно принятым положениям о передаче разведанного месторождения или его части для промышленного использова- ния и выделения капитальных вложений на строительство но- вых и реконструкцию действующих горных предприятий балан- совые запасы промышленных категорий должны быть утверж- дены Государственной комиссией по запасам (ГКЗ). При этом установлены группы месторождений по сложности их геологи- ческого строения, для которых требуются соответствующие со- отношения различных категорий запасов, определяющие целе- сообразную степень разведанности месторождений по каждой из этих групп. 146
Классификация запасов жидких полезных ископаемых Классификации запасов жидких полезных ископаемых отли- чаются от рассмотренной классификации запасов твердых по- лезных ископаемых некоторыми особенностями. Здесь эти клас- сификации подробно не рассматриваются и их характеристика дается лишь в общих чертах. В классификации запасов нефти и газа учету подвергаются лишь те запасы, которые могут быть извлечены из недр на современном уровне развития техники, т. е. извлекаемые запасы. Таким образом, нефть и газ в недрах подсчитываются частично с применением некоторых коэффициентов, устанавливаемых в процессе разведки и эксплуатации месторождения. Другой особенностью классификации запасов нефти и газа является тесная увязка категорий запасов со стадиями промышленного освоения месторождения. Категория А — запасы в пределах залежи, наиболее де- тально изученной, которая разбурена в соответствии с проек- том разработки месторождения в контуре эксплуатационного участка. Категория В — запасы в пределах залежи, вскрытой разве- дочными скважинами, нефтегазоносность которой установлена на основании промышленных притоков нефти или газа. Категория С]—запасы по залежи, вскрытой скважинами с притоком нефти или газа при положительных результатах геолого-геофизических исследований. Категория С2 — запасы по залежи, обоснованные данными геологических и геофизических исследований, примыкающие к участкам с запасами более высоких категорий. Категория Сз — перспективные ресурсы нефти и газа на площадях, подготовленных для глубокого бурения, предпола- гаемые по данным геологических и геофизических исследо- ваний. Классификация запасов подземных вод преду- сматривает их разделение на статические и динамические. Та- кое подразделение является следствием того, что подземные воды, в отличие от твердых полезных ископаемых, подвижны. Статическими запасами принято называть естественные запасы подземных вод, которые заполняют в водоносной по- роде объем всех пор, пустот и различного рода полостей. Эти запасы исчисляются в объемных единицах как произведение объема водоносной толщи на коэффициент пористости или за- карстованности пород, слагающих эту толщу. Статические за- пасы могут изменяться во времени ввиду опорожнения или наполнения емкостей в пределах водоносной толщи. Поэтому среди статических запасов воды различаются возобновляемые части этих запасов. Динамические запасы подземных вод представляют собой ту часть общих естественных запасов вод, которые протекают 147
в единицу времени через все поперечное живое сечение подзем- ного потока, формирующегося в водоносном горизонте или бас- сейне. В отношении возможного использования естественные за- пасы подземных вод подразделяются на промышленные и не- промышленные. Первые, называемые также балансовыми, от- ражают то количество воды от общих ее запасов, которое может быть извлечено из водоносного горизонта для практического использования. Вторые, или забалансовые, составляют часть естественных запасов воды, которая не может быть использо- вана для водоснабжения. Под эксплуатационными запасами вод понимается то их количество, которое может быть получено при заданном режиме эксплуатации на весь срок водоупотребления. Эти эксплуатаци- онные запасы являются предметом подсчетов по результатам разведки подземных вод и различаются по общепринятым ка- тегориям подсчетов: А, В, Ci и С2. Запасы категории А подсчитываются в пределах участка, намечаемого под водозабор. При этом в подсчет могут быть включены только те разведочные скважины, по которым полу- чены достоверные исходные данные для расчета производитель- ности водозабора. Запасы категории В подсчитываются в преде- лах разведанного участка по данным откачек из скважин, при этом в подсчет могут быть включены скважины, опробованные одиночными опытными откачками. Запасы категории Ci под- считываются в пределах оцениваемой площади, исходя из об- щих гидрогеологических условий, данных пробных откачек как из поисковых, так и из разведочных скважин. К категории С2 относятся запасы, приблизительно определенные из соотноше- ний величин динамических и статических запасов подземных вод, по гидрогеологической аналогии с использованием данных естественных водных источников и единичных искусственных источников, вскрывающих изучаемый водоносный горизонт (ко- лодцев, буровых скважин и др.). ГРУППИРОВКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ИХ РАЗВЕДКИ Группировка месторождений для целей разведки служит ра- циональному проведению всего разведочного процесса — от про- ектирования разведочных работ до подсчета запасов полезных ископаемых по завершении этих работ. При проектировании разведки месторождения или его части важны представления о морфологических свойствах объекта для выбора системы раз- ведки, установления направлений разведочных выработок и для ориентировочного определения густоты разведочной сети в зависимости от размеров и степени прерывистости этого объ- екта. Представления о сложности геологического строения от- дельных тел или блоков полезного ископаемого и изменчивости их основных свойств (мощностей тел, объемных масс, содер- 148
жаний компонентов или иных качественных показателей) в группировке ГКЗ используются для обоснования геологиче- ской аналогии и уточнения необходимой густоты разведочной сети в избранной системе разведки. Эта группировка служит затем для отнесения разведанного объекта к соответствующей группе и с целью определения категорий запасов А, В и С при их подсчетах, предшествующих эксплуатации объекта. В пределах одной и той же морфологической группы место- рождения могут различаться степенью сложности геологиче- ского строения и изменчивостью качественных показателей. Даже простейшие пластовые месторождения каменного угля или глин существенно отличаются друг от друга по сложности геологического строения и качеству в зависимости от фациаль- ных особенностей вмещающих свит, складчатости или тектони- ческих сбросов. Еще более заметны различия рудных место- рождений, принадлежащих к одной морфологической группе, в отношении сложности геологического строения или изменчи- вости содержаний металлов. У Среди объектов, относящихся к одной и той же группе по степени сложности геологического строения и изменчивости ос- новных свойств, находятся представители разных морфологиче- ских групп: в группу 1 по сложности и изменчивости входят пластообразные и штокверковые месторождения; в группу 2—• пластообразные, штокверковые, простейшие жплообразные, лин- зообразные и трубообразные месторождения; в группу 3 — в основном жилообразные и ветвящиеся залежи. Единая группировка месторождений твердых полезных иско- паемых для целей разведки (табл. 17) включает все основные- признаки морфологических групп и групп по сложности геоло- гического строения и изменчивости качества полезного иско- паемого. Ее можно использовать как в начале разведочного- процесса при проектировании разведочных работ, так и по за- вершении разведки при подсчетах запасов полезного ископае- мого. Числовые признаки групп по сложности геологического- строения объектов разведки (Кр, q) и изменчивости их основ- ных свойств (Vm, Ес) приведены на основании детально изу- ченных при разработке месторождений. Они могут легко опре- деляться в процессе разведки путем несложных вычислений. Коэффициент рудоносности АР вычисляется с достаточной надежностью как отношение линейных величин. Сложность, геологического строения объекта q представляет собой совокуп- ное влияние прерывистости формы, ее удлиненности и извили- стости границ. В процессе разведки сложность воспринимается через отношение числа рудных пересечений Л’р к сумме всех разведочных пересечений ЕА как рудных, так и безрудных внутриконтурных An и законтурных А3, обрисовывающих об- « Ар щую границу сложного объекта q = —— . 149'
Группировка месторождений твердых полезных ископаемых для целей разведки — Таблица 17 1 иуниы сложности геологического строения изменчивости свойств объектов разве™ и Природные группы месторождений Типичные системы разведки 1. Простое строение выдержанная мощ- ность тел. равномер- ное качество полез- ного ископаемого 2. Сложное строение, изменчивые мощности тел или качество полезного ископаемого 3. Очень сложное строение, резко измен чивые мощности тел и качество полезного ископаемого 4. Весьма сложное строение, крайне измен- чивые мощ- ности тел и качество полезного I. Пластовые и пластообразные ме- сторождения крупных и средних размеров (минеральное топливо; черные, цветные и благородные металлы; урановые и редкозе- мельные руды; агрономические руды; строительные материалы) Буровые (вертикальных разрезов бу- ровыми скважинами, редко буровыми скважинами и горными выработками) Яр от 0,9 до 1 q от 0,8 до 0,9 Ут от 5 до 20 % Ус от 10 до 30 % Л'р от 0,7 до 0,9 q от 0.6 до 0,8 Ут от 20 до 50 % Ус от 40 до 70 % Л'р от 0.5 до 0,7 q от 0,5 до 0.6 ут от 50 до 70 % Ус ОТ 100 до 120 % II. Массивы, штокверки, залежи изо- метричной или удлиненной фор- мы крупных размеров (минераль- ное топливо; черные, цветные, драгоценные металлы; агрономи- ческие руды; строительные мате- риалы) Буровые и горно-буровые (вертикаль- ных разрезов буровыми скважинами, буровыми скважинами и шурфами, реже системы горизонтальных и вер- тикальных разрезов горными выработ- ками и буровыми скважинами) Л'р от 0,9 до 1 q от 0,8 до 0,9 Ут от 15 до 30 % Ус от 10 до 50 % Лф от 0,8 до 0,9 q от 0,7 до 0,8 Ут от 30 до 60 % Ус от 40 до 60 % Яр от 0.6 до 0,7 q от 0,5 до 0,6 Ут от 60 до 80 % Ус от 100 до 150 % — III. Жилообразные и линзообразные месторождения, сложенные тела- ми средних и малых размеров (черные, цветные, драгоценные металлы; редкие элементы, ура- новые руды; неметаллические РУДЫ) Горно-буровые (вертикальных, гори- зонтальных или вертикальных и гори- зонтальных разрезов горными выра- ботками и буровыми скважинами) Лф ОТ 0,7 до 0,9 q от 0,6 до 0,8 Ут от 40 до 80 % Ус от 50 до 100 % Яр от 0,5 до 0,7 q от 0,4 до 0,6 Ут от 80 до 120 % Ус от 200 до 300 % — IV. Трубообразные и ветвящиеся за- лежи средних и малых размеров (черные, цветные металлы; неме- таллические руды; драгоценные камни) Горно-буровые (горизонтальных или горизонтальных и вертикальных раз- резов горными выработками и буровы- ми скважинами) — Яр от 0,7 до 0,9 q от 0,6 до 0,7 Ут от 50 до 70 % Ус от 60 до 80 % Лф от 0,4 до 0,6 q от 0,4 до 0,5 Ут от 60 до 100 % Ус от 150 до 200 % — V. Мелкие слои, линзочки, жилки, трубки, гнезда, «погреба», «кар- маны» (драгоценные металлы; редкие элементы; оптические ми- нералы; драгоценные камни) Горные (горизонтальных, вертикаль- ных или горизонтальных и вертикаль- ных разрезов горными выработками) — — Яр < 0,4 q < 0,4 Ут ОТ 100 до 150 % Ус> 300 % Категории запасов на участках, предназначенных к отработке А-ф в в С с2 — 150 151

Коэффициенты вариации мощности тел Vm, объемной массы Vd полезного ископаемого и показателя его качества Vc вычис- ляются по сумме разведочных данных в пределах объекта раз- ведки. Разумеется, вычисление значений /Срл, q и Vx будет тем точнее, чем больше данных разведки. В начальный период при проектировании разведки или оценке ее результатов для определения принадлежности объ- екта к той или другой группе используется в полной мере ме- тод геологической аналогии. Руководствуясь характерными признаками группы, предполагают формы, размеры и условия залегания тел полезного ископаемого, отчасти выясненные и прогнозируемые при поисково-оценочных работах. Так, первые наблюдения по объекту разведки и групповая аналогия позво- ляют выбрать разведочную систему, а числовые признаки группы (коэффициенты сложности строения и изменчивости свойств) дают возможность ориентировочно рассчитать необхо- димое число разведочных пересечений и соответствующую гу- стоту разведочной сети как по месторождению в целом, так и по участку более детальных его исследований. В дальнейшем на основании предварительной разведки месторождения уточня- ется разведочная система на участке детальной разведки в от- ношении целесообразных сочетаний и ориентировки различных разведочных выработок, густота разведочной сети для этого участка определяется на основании числовых показателей, вы- ясненных при предварительной разведке и с учетом групповой аналогии. В конечном итоге по завершении детальной разведки уста- навливается принадлежность месторождения или его части к соответствующей морфологической группе, а детально разве- данный участок относится к одной из четырех групп сложности и изменчивости на основании уже достаточно надежных число- вых признаков, выясненных в результате этой детальной раз- ведки. Тогда появляется возможность определить категории запасов полезного ископаемого в разных блоках и по объекту детальной разведки в целом не только на основании густоты разведочной сети, но и с учетом вероятной степени достоверно- сти определенной величины запаса и показателей качества по- лезного ископаемого. Отнесение объекта детальной разведки и месторождения в целом к соответствующей группе, обоснованное геологически и подтвержденное расчетами, является исходной позицией для проектирования разработки разведанного объекта. Таким обра- зом,) группировка месторождений твердых полезных ископаемых для целей разведки может служить и для определения условий ’подготовки месторождения к разработке. 152
СТАДИИ РАЗВЕДОЧНОГО ПРОЦЕССА В соответствии с принципом последовательных приближений разведка месторождения делится на стадии. На каждой из ста- дий решаются определенные задачи и осуществляется оценка месторождения или его части. Месторождения твердых полезных ископаемых разведыва- ются в четыре стадии: предварительная разведка, детальная разведка, доразведка месторождения и эксплуатационная раз- ведка. Каждая последующая стадия отличается от предыдущей степенью детальности исследований и достоверностью резуль- татов, все возрастающих от начала разведки до ее завершения. Но не только детальностью и достоверностью отличаются ста- дии друг от друга — от стадии к стадии меняется и объект разведки. В стадию предварительной разведки охватывается все месторождение или вся доступная для исследований часть крупного месторождения, распространенного на обширной пло- щади или уходящего на большие глубины. В стадию детальной разведки изучается, как правило, только часть месторождения, предназначаемая для отработки в ближайшее время. При дораз- ведке месторождения изучению подвергаются участки недоста- точно детально разведанные. В стадию эксплуатационной раз- ведки с предельной детальностью изучаются небольшие эксплу- атационные участки — блоки, уступы. Предварительная разведка Предварительная разведка проводится на объектах, полу- чивших положительную оценку в период предшествовавших поисковых работ. В эту стадию должны быть выяснены общие размеры месторождения, получены приблизительные представ- ления о формах и размерах основных тел полезного ископае- мого, о качестве полезного ископаемого, а также об условиях залегания месторождения, гидрогеологических и других горно- технических особенностях, существенных для обоснованной про- мышленной оценки месторождения. В стадию предварительной разведки завершаются деталь- ное изучение поверхности месторождения и составление круп- номасштабных карт (1:10000—1:1 000) на инструментальной топографической основе в отличие от преимущественно глазо- мерных съемок этого масштаба на стадии поисково-оценочных работ. Уточненная геологическая карта месторождения позво- ляет увереннее закладывать разведочные выработки на глу- бину. На стадии предварительной разведки разведочные вы- работки должны задаваться уже по системе, определяющей форму разведочной сети. Предварительная разведка большинства месторождений осу- ществляется при помощи бурения разведочных скважин. 153
Горные разведочные выработки служат главным образом для прослеживания и оконтуривания тел полезных ископаемых в приповерхностной части месторождений. На более сложных и весьма изменчивых месторождениях в эту стадию применяется минимальное количество подземных горных выработок для рас-, шифровки отдельных узлов геологических структур и для от- бора проб на технологические испытания. Если площадь месторождения ранее не была покрыта гео- физическими и геохимическими съемками крупных масштабов, то на стадии предварительной разведки могут быть полезны такие съемки прежде всего для того, чтобы лучше выбрать ме- ста заложения разведочных выработок и разредить их сеть без ущерба для достоверности результатов, опираясь на данные геофизических и геохимических съемок. Качество полезного ископаемого на стадии предварительной разведки выясняется настолько, чтобы было возможно решить вопрос о пригодности полезного ископаемого для практиче- ского использования. Опробование малочисленных разведочных выработок этой начальной стадии производится предельно полно, по всем интервалам, вскрывающим тело полезного иско- паемого. Если месторождение представлено различными при- родными типами полезного ископаемого, то качественные пока- затели должны выясняться по каждому типу. Для технологи- ческих испытаний, обычно лабораторных, должны отбираться представительные пробы от основных природных типов полез- ного ископаемого. В стадию предварительной разведки должны быть выпол- нены первые гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. При простых гидрогеологических условиях прово- дятся простейшие наблюдения, такие, как наблюдения за по- глощением промывочной жидкости в буровых скважинах, проб- ные откачки из отдельных разведочных скважин, а также определения качества воды. На объектах со сложными гидрогео- логическими условиями уже в начале разведки, как только вы- ясняется положительная перспектива распространения полез- ного ископаемого, должны проводиться гидрогеологические съемки, пробные и опытные откачки, лабораторные гидрогеоло- гические и инженерно-геологические исследования. По резуль- татам гидрогеологических и инженерно-геологических наблюде- ний и исследований должны быть определены в общих чертах ожидаемая обводненность будущих горных выработок, условия отработки месторождения в отношении устойчивости, крепости и других свойств полезного ископаемого и вмещающих горных пород. В результате предварительной разведки должны быть под- считаны запасы полезного ископаемого по категориям С| и С2 в отношениях, обеспечивающих надежную промышленную оценку месторождения. Итогом предварительной разведки месторождения является 154
приблизительная, но достаточно надежная оценка всего разве- дываемого месторождения в отношении возможности промыш- ленного его использования. По данным предварительной раз- ведки обосновываются временные промышленные условия (кон- диции) и составляется отчет с подсчетом запасов полезного ископаемого, на основании которого разрабатывается технико- экономический доклад (ТЭД). В этом докладе представляются технические и экономические расчеты, обосновывающие целе- сообразность промышленного освоения предварительно разве- данного месторождения и перехода от предварительной к де- тальной разведке. Следует иметь в виду, что положительная промышленная оценка месторождения по данным предварительной разведки не влечет автоматически необходимости детальной его разведки немедленно. Месторождение после предварительной разведки может быть отнесено к числу резервных, когда нет недостатка в разведанных запасах данного полезного ископаемого и не все разведанные вновь месторождения одновременно подлежат ос- воению. Детальная разведка Детальная разведка проводится на месторождении или на отдельных его участках, которые намечаются в результате предварительной разведки к промышленному освоению в бли- жайшее время. Основной задачей детальной разведки объекта — всего не- большого месторождения или отдельной части крупного — яв- ляется уточнение его геологического строения, форм, условий залегания тел полезного ископаемого, его качества, гидрогео- логических и других горнотехнических условий предполагаемой отработки. На стадии детальной разведки завершается крупномасштаб- ное картирование тех участков месторождения, которые подвер- гаются детальным исследованиям в первую очередь и по кото- рым начато составление карт масштабов от 1 : 2 000 до 1 : 1 000 (иногда 1 :500). Детальная разведка объекта выполняется, как правило, по системе, уже намеченной в стадию предварительной разведки, но с применением более густой сети для перевода запасов из категорий Ci и С2 в категории высшие — А и В. Первоначаль- ными участками детальной разведки обычно являются наибо- лее доступные части месторождения, находящиеся ближе к по- верхности и обладающие лучшими по качеству рудами. Детальная разведка осуществляется с применением значи- тельных объемов подземных горных выработок — меньше для простых месторождений угля, железных руд, строительных ма- териалов и больше для разведки сложных месторождений и тех, которые по условиям резко расчлененного рельефа поверх- 155
ности могут успешно разведываться штольнями. Ввиду возра- стающей роли горных выработок при детальной разведке ме- сторождения или его части целесообразно выбирать места их заложения и ориентировку с расчетом возможного использова- ния этих подземных горных выработок в период предстоящей отработки объекта. Геофизические и геохимические исследования на стадии де- тальной разведки носят вспомогательный характер, как, напри- мер, для приблизительного прослеживания залежей полезного ископаемого в интервалах между разведочными выработками. Качество изучается по каждому сорту полезного ископае- мого на материале больших проб, испытываемых в промышлен- ных условиях — на обогатительных фабриках или других пере- рабатывающих предприятиях. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия предполагаемой отработки детально разведываемого участка месторождения выясняются с высокой степенью достоверности, так как для строительства горного предприятия необходимо иметь достаточно точные исходные данные для расчета осуши- тельных и дренажных устройств, а для обоснованного выбора системы отработки и установления режима проходки горных выработок необходимы данные о физико-механических свой- ствах полезного ископаемого и вмещающих горных пород. Од- новременно с детальной разведкой месторождения проводится комплекс гидрогеологических изысканий для водоснабжения горного предприятия и жилого поселка, а также ряд других географо-экономических исследований, важных для соз- дания условий нормального развития будущего предприятия — в отношении транспорта, энергетики и др. В результате детальной разведки подсчитываются запасы полезного ископаемого для первоочередной отработки по кате- гориям А и В и вместе с тем уточняется общая оценка место- рождения, данная в стадию предварительной разведки. В стадию детальной разведки должны быть получены данные, обес- печивающие составление проекта горнодобывающего предприя- тия; с этой целью учитываются все запасы полезного ископае- мого, разведанные и подсчитанные по категориям А, В, С|, а также запасы, определенные по геологическим соображениям и отнесенные к категории С2. В порядке исключения иногда разрешается проектирование разработки особо ценных, но сложных месторождений некото- рых полезных ископаемых при наличии только запасов катего- рии С2. По завершении установленного объема детальных разведоч- ных работ на месторождении составляется геологический отчет с подсчетом запасов полезного ископаемого, в котором обоб- щаются все материалы разведок, проведенных на месторожде- нии, необходимые для утверждения запасов в ГКЗ и для по- следующего составления проекта разработки месторождения. 156
Доразведка месторождения Разведочные работы проводятся параллельно с отработкой участка месторождения первой очереди. Основной их целью является изучение слабо освещенных частей месторождения — флангов, глубин. В результате дополнительного изучения уже известных тел полезного ископаемого запасы по ним перево- дятся из категорий С2 и Ci в категории В и А. Помимо того, разведочные работы направлены на выявление в пределах ме- сторождения новых тел, которые сначала разведываются с под- счетом запасов по категориям Ci и С2, а затем более детально — по категориям А и В. Таким образом, при доразведке эксплуатируемого месторож- дения проводятся работы, подобные тем, которые выполнялись на стадиях поисково-оценочной, предварительной и детальной разведки этого месторождения. Если в результате разведочных работ на эксплуатируемом месторождении происходит увеличение общих запасов полез- ного ископаемого по сумме категорий A + B + Ci более чем на 50 % или их уменьшение, превышающее 20 % против ранее утвержденных ГКЗ СССР, то производится полный перерасчет запасов с переутверждением их. Доразведка в некоторых случаях проводится и на резервных месторождениях ввиду изменения условий их разработки. Эксплуатационная разведка Эксплуатационная разведка начинается с отработки место- рождения и сопровождает ее до конца. Основной целью эксплу- атационной разведки является уточнение форм тел полезного ископаемого и его качества и в итоге — суммы промышленных запасов полезного ископаемого для обеспечения текущей про- изводственной деятельности горного предприятия по каждому эксплуатационному участку. Масштабы разведочных исследо- ваний становятся уже предельно крупными — для подземного картирования от 1 :500 до 1 :100. На основании эксплуатационной разведки ведется производ- ственное планирование добычи полезного ископаемого, направ- ляются подготовительные и очистные выработки, контролиру- ется полнота отработки месторождения и по мере погашения его периодически составляется баланс запасов полезного ис- копаемого. Геологоразведочные работы на объектах, предназначаемых для геотехнологической разработки, несколько отличаются по своему характеру и сосредоточены в основном в конечный пе- риод разведки, когда объекты окончательно оцениваются как непригодные для традиционной разработки. Тогда должны быть проведены дополнительные исследования для выяснения гидро- геологических условий залегания полезного ископаемого, 157
препятствующих или способствующих геотехнологической разра- ботке; необходимо изучение закономерностей, обусловленных пористостью и проницаемостью, теплопроводностью и электро- проводностью рудных залежей и вмещающих горных пород. Необходимо проведение опытных эксплуатационных работ, по- зволяющих установить возможность и технологические показа- тели применения того или другого метода разработки объекта (гидравлического, растворения, расплавления, возгонки). Кроме подсчета общих запасов полезного ископаемого, должна быть оценена степень вероятного извлечения полезных компонентов из недр или отвалов на основании разведочных исследований и опытной эксплуатации. Стадии разведки жидких полезных ископаемых Процесс разведки месторождений нефти и газа неразрывно соединен с поисками, так как обнаружение нефти или газа в поисковой скважине автоматически делает ее разведочной в числе других единичных разведочных скважин, вскрывающих нефтеносную структуру. С другой стороны, разведочные буро- вые скважины становятся эксплуатационными и, таким образом, разведка в завершающий период сливается с эксплуата- цией. В результате разведочных работ на нефть не подсчиты- ваются общие ее количества, находящиеся в недрах, а опреде- ляется только то количество нефти, которое может быть из- влечено. Поисковый этап на нефть и газ разделяется на три стадии и завершается открытием месторождения, которое фиксируется в случае подсчета запасов нефти и газа по категориям Сг и Ci (соответствует предварительной разведке твердых полезных ис- копаемых); разведочный же этап на стадии не разделяется и момент окончания разведки месторождения (залежи) отмеча- Таблица 18 Этапы и стадии геологоразведочных работ на нефть н газ Название стадии Целевое назначение и содержание (Работ Категории запа- сов и ресурсов р Прогноз нефтегазоносно- егиональный этап Обоснование направлений и вы- Д2, частично сти Оценка зон нефтегазонос- бор перспективных территорий на основании аэро- и космических данных, наземных геофизических съемок. Бурение опорных и пара- метрических скважин Изучение зон нефтегазонакопле- Дт Д1, частично ности ния в масштабах 1 : 200 000— 1 : 50 000. Геофизические съемки. Бурение параметрических скважин д2 158
Продолжение табл. 18 Название стадии Целевое назначение и содержание работ Категории запа- сов и ресурсов Выявление и подготовка Поисковый этап Изучение перспективных площа- Сз объектов к поисковому бурению Поиски месторождений дей в районах нефтегазоносности путем структурно-геологической, стр у кту р но- геоморфологии еской съемок, геофизических исследова- ний и структурного бурения Вскрытие подготовленных объек- С2, частично (залежей) тов (ловушек) поисковыми буро- Ст I Оценка месторождений выми скважинами с геохимиче- скими, геофизическими и гидроге- ологическими исследованиями, оп- робованием и испытанием сква- жин ’азведоч н ый этап Изучение выявленного месторож- С2 и Ci (залежей) Подготовка месторожде- дения (залежи) с целью выявления промышленного значения при по- мощи бурения, опробования и ис- пытания разведочных скважин с комплексом исследований Детальное изучение месторожде- С,, частично пия (залежи) к разра- ния (залежи) при помощи бурения с2 ботке и испытания разведочных и опере- жающих эксплуатационных сква- жин с комплексом исследований. Подсчет запасов ется подсчетом запасов нефти и газа по категориям В и Сь В итоге поискового и разведочного бурения, опытно-промыш- ленной эксплуатации и других исследований подсчитываются балансовые и извлекаемые запасы нефти и газа в пределах разведанных и перспективных нефтеносных горизонтов по кате- гориям В, Ci и С2 и устанавливаются исходные данные для проектирования разработки месторождения или его части (табл. 18). Особенности разведки подземных вод показаны на примерах разведки последних, описанных ниже. ПЛОТНОСТЬ РАЗВЕДОЧНОЙ СЕТИ И ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗВЕДКИ Геологические разрезы на разных стадиях разведочных ра- бот в зависимости от применяемых технических средств и коли- чества разведочных пересечений могут быть более или менее точными в отношении измерений по разведочным выработкам и достоверными в отношении интерполяции этих данных между 159
разведочными выработками. Вполне понятно, что, чем больше в разрезе разведочных пересечений, тем более достоверны раз- резы и подсчитанные на основании этих разрезов запасы полез- ного ископаемого. В зависимости от геологических особенностей месторожде- ния, от задач, решаемых в каждой стадии разведочных работ, применяются те или другие расстояния между разрезами и вы- работками в них, определяющие соответствующую плотность разведочной сети. Плотность разведочной сети есть площадь, приходящаяся на одно разведочное пересечение: S0 = S/n, где S— площадь, на которой проводится разведка; п — число раз- ведочных пересечений. Величина, обратная плотности,— число разведочных пересе- чений на единицу площади объекта — называется густотой раз- ведочной сети y=n/S. Помимо того, важной характеристикой разведочной сети яв- ляются расстояния между выработками I. При квадратной сети эти расстояния могут быть выражены как Z=-\/So. При прямоугольной сети, например 100x200 м, первый размер ха- рактеризует расстояния между выработками в разрезе по на- правлению максимальной изменчивости объекта; это обычно направление вкрест простирания основных геологических струк- тур или тела полезного ископаемого. Второй размер характери- зует расстояния между разрезами в направлении меньшей из- менчивости формы объекта — обычно по простиранию струк- туры или тела полезного ископаемого. Среди многих вопросов методики разведки важное значение имеет выбор плотности сети разведочных выработок и сети опробования, влекущей большие или меньшие затраты средств. Оптимальные размеры разведочной сети позволяют наиболее эффективно провести геологическое изучение месторождения и определить его масштабы. Но определение оптимальной разве- дочной сети является сложной задачей, связанной с необходи- мостью учета всего многообразия геологических особенностей каждого конкретного месторождения. Для выяснения качественной и количественной характери- стик месторождения необходим определенный физический объем разведочных работ, зависящий от принятой плотности разведочной сети. Определение же плотности и размеров ячейки разведочной сети производится на основании предполагаемых свойств месторождения. Решающим при этом является наибо- лее изменчивое его свойство (мощность тела или содержание металла, иногда объемная масса), для выяснения которого не- обходимо максимальное число разведочных пересечений и на- блюдений, а следовательно, и разведочных выработок. Таким образом, главными факторами, определяющими не- обходимую плотность разведочной сети, являются природные: тип месторождения, формы и размеры тел полезного ископае- 1бб
мого, содержания полезных компонентов, внутреннее строений залежей и др. На ранних стадиях разведки основные факторы, опре- деляющие целесообразную плотность разведочной сети, мо- гут устанавливаться лишь предположительно по результатам поисково-оценочных работ. Поэтому приходится пользоваться методом аналогий, т. е. привлекать опыт уже разведанных подобных месторождений. Далее, в процессе разведочных работ, когда становится возможно выяснение основных свойств данного месторождения, могут использоваться и сведения, полученные в ходе разведки этого месторождения, для установления рациональной сети при дальнейшей его раз- ведке. Для определения рациональной разведочной сети на осно- вании опыта разведки и разработки изучаемого месторождения или ему подобного применяются экспериментальные и аналити- ческие методы. К первым относятся способы: 1) сравнения дан- ных разведки и эксплуатации месторождения; 2) разрежения разведочной сети. Вторые представлены приемами математиче- ской статистики. Способ сравнения данных разведки и экс- плуатации по месторождению или его части позволяет вы- яснить величины погрешности разведочных данных при той или иной плотности разведочной сети, что является основанием для выбора последней. Очевидно, что рациональной может быть признана п рекомендована для разведки данного или другого аналогичного месторождения такая сеть, которая позволяет определять значения запасов полезного ископаемого и парамет- ров их подсчета — площадей и мощностей тел, содержаний по- лезных компонентов и объемных масс полезного ископаемого — с допустимыми погрешностями относительно фактических их значений, полученных в результате отработки месторождения или его части. Степень достоверности разведочных данных можно устано- вить путем сравнения контуров и площадей тел полезного ис- копаемого, выявленных при разведке, с таковыми в отработан- ных пространствах, сравнением содержаний полезных компо- нентов и мощностей по данным разведки и эксплуатации, а в конечном счете сравнением величин подсчитанных запасов полезного ископаемого с фактически добытой массой минераль- ного сырья. Из таких сопоставлений вычисляется расхождение того или иного разведочного показателя Хр с соответствующими эталонными его значениями Хэ—ХР=±ДХ по данным отра- ботки. Относительная величина расхождений называется погреш- ностью разведки, предшествующей эксплуатации: Р = ±-—- 100. Хэ 6 Заказ № 2791 161
Следует иметь в виду, что расхождения между данными разведки и эксплуатации месторождения или его части не всегда являются действительными погрешностями разведочных оп- ределений и подсчетов. Они могут быть далеки от последних, так как величины, полученные по эксплуатационным данным (Х>), бывают определены со значительными погрешностями. Чтобы сравнительный анализ разведочных и эксплуатационных данных был бы достаточно эффективным, т. е. вычисление ве- личины расхождений ДХ были бы достаточно близкими к дей- ствительным, необходимо весьма тщательно определять эта- лонные значения соответствующих величин Х3, выявляемых в результате отработки. Контуры и мощности тел, содержания полезных компонентов и объемные массы полезного ископае- мого должны определяться при достаточном количестве непо- средственных измерений и опробования в очистных выработках. В конечном счете должны получаться величины запасов полез- ного ископаемого или полезного компонента, близкие к запасам, действительно находящимся на эксплуатационном участке или находившихся там до отработки. Эти величины действительных запасов полезного ископаемого Z3 слагаются нз следующих ве- личии: 2Э = Ол — Q' +</, где <2д — полное количество добытой минеральной массы в кон- турах, где был произведен подсчет запасов по данным разведки, предшествовавшей отработке; Q' — количество пустых пород (в том числе некондиционного минерального сырья), извлечен- ных вместе с полезным ископаемым; q — величина потерь по- лезного ископаемого в недрах, оставшегося невынутым или рас- сеянного на пути от места отработки до пункта учета. Если эти величины установлены с высокой точностью, то значение расхождения запасов полезного ископаемого AZ бу- дет характеризовать погрешность подсчета запасов при раз- ведке, предшествующей отработке. Только надежно установ- ленная величина погрешности подсчета запасов полезного ис- копаемого может служить основанием для выбора рациональной плотности разведочной сети. Способ разрежения представляет собой серию сопо- ставлений величин запасов полезного ископаемого, площадей и средних мощностей тел, средних содержаний полезного компо- нента и средних объемных масс, вычисленных по разведочным сетям различной плотности. При этом самые густые сети, вы- полненые при детальной разведке или при подготовке тел к от- работке, принимаются за эталон. Естественно, что наиболее доступным эталоном служат данные эксплуатационной раз- ведки, которые опираются на большое число измерений и ана- лизов проб в пределах относительно небольших участков — экс- плуатационных блоков. Сравнения величин запасов полезного ископаемого и пара- 162
метров их подсчета (мощностей, содержаний, площадей, объ- емных масс), вычисленных по разреженным сетям различной плотности, с эталонными значениями этих величин при наибо- лее густой разведочной сети позволяют выяснить расхождения между теми и другими. Эти величины расхождений характери- зуют погрешность разведочных данных при редких сетях отно- сительно данных при эталонной сети ДА". Величина общей по- грешности выражается суммой этой погрешности и погрешности самого эталона AX3T: \Х = АХ' + дхэт. В тех случаях, когда эталонные величины определены по данным эксплуатационной разведки или очень детальных раз- ведочных работ до эксплуатации, погрешности эталонов неве- лики и ими можно пренебречь для ориентировочных рас- четов. Выясненные таким образом погрешности при сетях различ- ной плотности позволяют выбрать наиболее подходящую сеть в зависимости от требуемой точности разведки аналогичного объекта. Необходимо учитывать, что число возможных вариантов разрежения сети возрастает с увеличением расстояния между пунктами наблюдений и вызывает многочисленные громоздкие подсчеты. Однако, внедрение в практику новейшей вычислитель- ной техники позволяет преодолеть эту трудность. Относительная простота способа разрежения и возможность с его помощью достаточно обоснованно подходить к выбору оптимальных расстояний между разведочными выработками и местами отбора проб в них определили довольно широкое ис- пользование его в практике геологоразведочных работ. Аналитический способ основан на применении ука- занных выше элементарных формул (2), (3) и выражений, получаемых путем их преобразования: р _ о 1_ _ У_ с л/п л/п П = (У/Р)2. (5) Эти элементарные формулы математической статистики и используются для определения необходимого числа разведоч- ных пересечений при заданном значении погрешности. Напри- мер, степень изменчивости содержания полезного компонента равна 100%; необходимо найти число разведочных пересечений п, которое обеспечивало бы определение среднего содержания компонента с погрешностью не более 20 %. Производя вычис- ления по формуле (5), получим п= (100/20)2=25. Задаваясь какой-либо погрешностью, геолог должен еще ре- шить вопрос о допустимости в отдельных случаях превышения этого значения погрешности, т. е. о вероятности определения. 6* 163
Действительно, на ранних стадиях разведки, когда не требу- ется большой точности (достоверности) в определении парамет- ров месторождения, геолог может задаваться большими значе- ниями допустимых погрешностей и меньшими значениями вероятности соблюдения этих значений погрешностей. При де- тальной или эксплуатационной разведке, когда точность выяв- ленных запасов требуется большая, допустимые значения по- грешностей должны быть меньше, а вероятность того, что эта погрешность не будет большей, достаточно высока. Тем самым снижается доля риска возможных ошибок в оценке месторожде- ния. Вот почему в формулах (4) и (5) необходим еще один сомножитель — коэффициент вероятности I, который соответ- ствует вероятности того, что в определенном числе случаев по- грешность не будет превышать рассчитанного значения. По- этому формулы (4) и (5) принимают вид: P = ^t- n = m2. Пример. При предварительной разведке допустимая погреш- ность в определении содержания полезного компонента уста- новлена в 40 % при вероятности 0,77 (£=1,2), которая показы- вает, что в 77 случаях из 100 погрешность не будет превышать 40 %. При детальной разведке требуется определить содержание с точностью 20 % при вероятности 0,95 (£ = 2). Степень измен- чивости содержания 14 = 100%. Необходимое число ных пересечении для двух этих случаев составит: для предварительной разведки п = 1--1,2 ) =9; /,nn J°=ioo. для детальной разведки: п = Нормальное распределение показателя признака сти при определенных значениях t следующее: t .......................... 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 Вероятность................. 0,0 0,16 0,31 0,45 0,58 разведоч- вероятно- 1 1,2 0,68 0,77 t ............................... 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Вероятность...................... 0,84 0,89 0,93 0,95 0,972 0,984 t .............................. 2,6 2,8 3 3,5 4 Вероятность..................... 0,991 0,995 0,997 0,9995 0,99993 Зная число необходимых разведочных пересечений и пло- щадь объекта разведки, легко определить рациональную плот- ность разведочной сети и соответствующие расстояния между разведочными пересечениями. Следует, однако, помнить, что выборки по разведочным дан- ным не всегда являются случайными и не обязательно подчи- няются закону нормального распределения. Как указывалось 164
выше, коэффициент вариации не является вполне определенной величиной как показатель изменчивости. В силу этих недостат- ков способ математической статистики определения рациональ- ной разведочной сети дает только ориентировочные числа необходимых пересечений. камеральные работы при разведке Камеральные работы в связи с разведкой месторождения занимают значительное место в деятельности геологического персонала разведочной организации. Они ведутся еще до начала полевых работ и продолжаются по завершении послед- них. Особое значение камеральных работ при разведке опреде- ляется тем, что результаты всего комплекса работ и исследо- ваний— окончательная «продукция» разведки — запасы полез- ного ископаемого остаются скрытыми в недрах до начала отработки месторождения. Отражением же реально существую- щих запасов ископаемого служит отчет о разведке с их под- счетом, который является как бы паспортом «продукции», по- лученной в процессе разведочных работ. Таким образом, от того, насколько обоснованы расчеты, представленные в отчете, каково качество представленных материалов, какова достовер- ность разведочных данных и как тщательно выполнены тек- стовая часть и графика в отчете, могут существенно зависеть оценка месторождения и значение выявленных запасов полез- ного ископаемого, а следовательно, и решение вопроса о при- еме объекта в эксплуатацию или его браковке. Камеральные работы при разведке можно разделить на три периода, различающиеся по содержанию и задачам: 1) под- готовка материалов к проекту и составление проекта разведки; 2) предварительная камеральная обработка разведочных дан- ных в процессе полевых работ; 3) подготовка материалов к отчету, подсчет запасов и составление отчета, выполняемые в конце разведочных работ и по их завершении. Составление проекта разведки вызывает необходимость под- готовки значительного количества расчетов и графических ма- териалов. Среди них ведущее место занимают геологические материалы, определяющие направление и методику разведоч- ных работ; большой объем составляют технические расчеты; основы экономики проектируемых работ закладываются в про- екте и развиваются в сметных расчетах. В случае проектиро- вания разведки небольшого объекта при небольших затратах весь проект выполняется преимущественно геологом-развед- чиком. Крупные же разведочные работы проектируются при участии специалистов по технике разведки и экономистов. Методика разведки предполагаемого или части уже выяв- ленного месторождения принимается в соответствии с постав- ленными задачами и природными условиями нахождения объ- екта разведки. Она отражается в проектных разрезах и 165
планах, сопровождаемых пояснительной запиской. На плане по- казываются устья намечаемых разведочных выработок и их направления под землей. В качестве плана разведки исполь- зуется крупномасштабная карта с данными предшествовавших поисково-оценочных работ. Проектные разрезы составляются с таким расчетом, чтобы на них были отчетливо видны сече- ния предполагаемых залежей полезного ископаемого и про- странственное положение намечаемых разведочных выработок- Кроме сводных проектных планов и разрезов составляются предполагаемые геологические разрезы по отдельным штоль- ням, шахтам для производства технических расчетов на про- ведение выработок и для ориентировки в процессе их прове- дения. При этом указываются категории крепости горных пород по разрезам и другие сведения, существенные при проходке,— водоносность пород, многолетняя мерзлота, пески-плывуны, газоносные зоны и т. п. Составление всех этих материалов для проекта разведки месторождения требует глубокого анализа имеющихся сведе- ний и данных поисково-оценочных работ, а иногда дополнитель- ных исследований и наблюдений на площади месторождения в процессе проектирования. В сложных случаях следует состав- лять два-три варианта проектных решении. Всегда целесооб- разно предусматривать некоторые резервные разведочные вы- работки в случае существенных отличий действительного гео- логического строения месторождения от предполагаемого по данным прежних работ. Составление геолого-методической ча- сти проекта разведки завершается подсчетом общих объемов намечаемых работ с распределением их по периодам разведки, исходя из рациональной последовательности проведения раз- личных выработок и исследований. Предварительная обработка разведочных данных должна производиться повседневно по мере проходки разведочных вы- работок. Сделанные в полевой книжке зарисовки и записи, результаты наблюдений при просмотре образцов следует обоб- щать и излагать начисто сразу же, пока еще свежи в памяти впечатления от документации в разведочных выработках и по керну. Одновременно с записями и зарисовками исследуются об- разцы горных пород и полезного ископаемого, отобранные при документации выработок и из керна буровых скважин. Часть из них служит для изготовления шлифов или шлихов для де- тального петрографического и минералогического изучения под микроскопом. Места отбора проб для разных анализов и испы- таний фиксируются возможно точнее. После того как будут проведены соответствующие химические, минералогические ис- следования и технологические испытания полезного ископае- мого, результаты этих исследований и испытаний разносятся по журналам и зарисовкам, сопоставляются с наблюдениями при геологической документации. На основании таких обобщений 166
устанавливаются контуры промышленных и забалансовых ча- стей тел полезных ископаемых на сводных чертежах — горизон- тальных и вертикальных разрезах или на проекциях тел. Дан- ные, полученные при камеральной обработке, также необхо- димы для уточнения проекта разведки месторождения — мест и последовательности заложения разведочных выработок на основании новых прогнозных соображений. Вся эта кропотли- вая работа требует строгого порядка и большого внимания. В этом и состоит в основном камеральная обработка разведоч- ных данных в процессе проведения разведки- Кроме того, при камеральной обработке материалов раз- ведки выполняются некоторые дополнительные мероприятия, такие, как составление эталонных коллекций, отбор уникаль- ных образцов для пополнения музеев, хранение дубликатов проб, хранение и сокращение керна буровых скважин и др. Подготовка материалов к отчету о результатах разведочных работ заключается в сведении для анализа всех необходимых данных разведки, полученных и частично обработанных в пе- риод проходки разведочных выработок, различного рода ис- следований и испытаний. С этой целью составляются таблицы наблюдений и анализов, уточняются разведочные разрезы с учетом всех полевых наблюдений и лабораторных исследо- ваний; составляются подсчетные документы — формуляры под- счетов запасов полезного ископаемого, подсчетные планы и разрезы, схемы блокировки запасов и др. Большое значение при составлении отчетных материалов имеет проверка исходных данных для графических построений и подсчетов. В связи с этим должны быть проверены топогра- фические планы, правильность нанесения горных разведочных выработок на планах и разрезах, а также разведочных сква- жин, особенно если последние значительно искривлялись при проходке. Иногда возникает необходимость повторной марк- шейдерской съемки отдельных горных выработок или их узлов и повторных измерений кривизны буровых скважин, где это возможно. Сверка данных минералогических исследований и химических анализов позволяет обнаружить грубые ошибки в определении качества полезного ископаемого в тех местах, где обнаруживается явное несоответствие между теми и дру- гими. Существенную роль играют контрольные анализы проб, обязательные при каждом подсчете запасов полезного иско- паемого. Последним этапом камеральных работ для составления от- чета о разведке месторождения является изложение текстовой части самого отчета, которое тем легче выполняется, чем ка- чественнее составлены исходные материалы, чем обоснованнее выполнен подсчет разведанных запасов полезного ископаемого и чем тщательнее проведен контроль разведочных данных. Од- новременно с написанием отчета изготовляются начисто не- обходимые чертежи и таблицы. Иллюстрации и графические 167
материалы тем ценнее, чем нагляднее они отражают геологи- ческое строение месторождения и качество полезного ископае- мого. В конечном итоге качество проведенных разведочных ра- бот измеряется качеством представленного отчета. содержание и порядок проектирования ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ Проектирование геологоразведочных работ есть технико- экономическая реализация плана геологоразведочного произ- водства. Основанием для проектирования является задание па конкретный объект работ. Им может быть геологическая съемка крупного региона или небольшого участка в пределах место- рождения; объектом разведки может быть все месторождение или его часть (отдельная залежь, участок, блок). Название проекта должно соответствовать геологическому заданию и отражать наименование объекта и стадии геологоразведочного процесса. Порядок выдачи и содержание геологического задания ре- гламентируются специальной инструкцией ио планированию геологоразведочных работ- Назначение и комплекс необходи- мых работ и исследовании, а также требования к их результа- там определяются Методическими указаниями о проведении геологоразведочных работ по стадиям, классификацией запа- сов и инструкциями по ее применению, инструкциями по от- дельным видам геологоразведочных работ (бурению скважин, проходке горных выработок, геофизических исследований и др.). В проекте устанавливается методика, технология и органи- зация геологоразведочных и связанных с ними работ, выбира- ются технические средства и рассчитывается сметная стои- мость намечаемых работ. Проектирование должно проводиться с учетом природного комплекса полезных ископаемых, меро- приятий по охране природных ресурсов недр и окружающей среды, применения новейшей техники, технологии и прогрес- сивных методов исследований. Проект состоит из геолого-методической и производственно- технической частей. В первой части должны быть следующие разделы: 1. Геологическое задание на объект. 2. Географо-эко- номическая характеристика района работ. 3. Обзор, анализ и оценка ранее проведенных работ. 4. Геологическая, гидрогео- логическая и геофизическая характеристики объекта. 5. Мето- дика и объемы проектируемых работ. 6. Подсчет ожидаемого прироста запасов полезного ископаемого или определение про- гнозных ресурсов- Производственно-техническая часть проекта составляется после рассмотрения и одобрения геолого-методической части. В ней даются установки по технологии производства и орга- низации работ, приводятся все необходимые технические и эко- номические расчеты. Она состоит из следующих разделов: 168
1. Общие сведения. 2. Проектирование. 3. Подготовительный период к полевым работам. 4. Геолого-съемочные и поисковые работы- 5. Гидрогеологические и инженерно-геологические ра- боты. 6. Геофизические работы. 7. Горнопроходческие работы. 8. Буровые работы. 9. Опробование. 10. Лабораторные иссле- дования. 11. Топографо-геодезические и маркшейдерские ра- боты. 12. Тематические и картосоставительские работы. 13- По- стройка временных зданий и сооружений. 14. Транспортировка грузов и персонала. 15. Камеральные и издательские работы. 16. Прочие работы. Каждый проект обычно имеет приложения в виде таблиц и графических материалов, характер которых определяется про- водимыми работами. Их количество должно быть минималь- ным, но достаточным для обоснования проектируемых работ и затрат. Проект и смета затрат должны утверждаться не позднее чем за один месяц до начала полевых работ. Если сметная стоимость намечаемых работ не превышает 100 тыс. руб., то проект и смета утверждаются экспедициями, находящимися на самостоятельном балансе; при сметной стоимости до 1,5 млн- руб.— производственными геологическими объединениями (ПГО); при сметной стоимости по 2,5 мли. руб.— министерст- вами и ведомствами, республиканскими или главными управ- лениями министерств и ведомств СССР; свыше 2,5 мли. руб.— руководством министерств и ведомств СССР.
Глава 4 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ПРИ ПОИСКАХ И РАЗВЕДКЕ Геологической документацией называется письменный, гра- фический и каменный материал, получаемый при проведении геологоразведочных работ. Геологическая документация является источником непосред- ственных сведений об изучаемом геологическом объекте и ис- ходным материалом, на котором базируется и с которым свя- зана дальнейшая геологическая информация, получаемая в ре- зультате камеральной обработки первичного материала и ее интерпретации. Данные первичных наблюдений и материалы геологической документации должны быть возможно более достоверными и объективными? От качества документации за- висят эффективность и результаты проводимых геологоразве- дочных работ. В связи с особенностями геологоразведочного процесса в период эксплуатации объекта геологическую доку- ментацию часто невозможно повторить, проверить или испра- вить. Поэтому при любых обстоятельствах и условиях работ необходимо проводить первичную геологическую документацию качественно. Настоящий раздел учебника ставит своей задачей дать общие понятия о геологической документации и показать способы ее производства в различных условиях. ЦОсновой геологической документации служат записи и за- рисовки, производимые в пикетажных книжках и в различных журналах: описания канав, траншей шурфов и других горных выработок. Наглядным выражением геологической документа- ции являются зарисовки и фотографии отдельных обнажений или горных выработок? 1 Геологическая документация в виде каменного материала включает пробы полезного ископаемого, образцы руд и горных пород, осколки для шлифов и аншлифов с обозначением места взятия материала и его маркировкой-' | Особой формой сбора и хранения геологической докумен- тации являются карточки с краевой перфорацией, обеспечиваю- щие наибольшую полноту и систематичность накопления геоло- гических наблюдений? С помощью перфокарт можно быстро получить информацию по тому или другому вопросу, касаю- щемуся объекта разведки. Различают первичную и сводную геологическую документа- цию. Первичная документация составляется отдельно на каж- дую горную выработку, скважину, естественное обнажение. Она производится по частям — интервалам проходки выработки — на месте работ в поле или под землей. Представленный мате- 170
риал геологической документации может содержать данные не только геолого-минералогических наблюдений, но и результаты геофизических, геохимических и других исследовании, позво- ляющие наиболее полно характеризовать документируемый объект. \1 Сводная геологическая документация является обобще- нием первичных документов по отдельным разведочным выра- боткам и естественным обнажениям и заключается в состав- лении геологических карт, планов, разрезов, проекций тел по- лезных ископаемых или рудоносных толщ на плоскости, а также пространственных изображений в виде блок-диаграмм. Все эти материалы служат для наглядного представления о геологиче- ском строении месторождения, о формах и условиях залегания тел полезного ископаемого и их вещественном составе. СОДЕРЖАНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ fB полевых книжках и на зарисовках указываются наимено- вания организации, месторождения, участка, время производ- ства работ, нумерация выработок, топографическая или марк- шейдерская привязка документируемого объекта.) Первичные записи отражают геолого-минералогические особенности вме- щающих горных пород и руд; формы и размеры тел полезного ископаемого и характер контактов с вмещающими породами; гипогенные и гипергенные изменения пород и руд; технические нарушения, особенно нарушения, контролирующие оруденение и смещающие тела полезного ископаемого. Материалы геофизических и геохимических исследований, проводимых в разведочных выработках, составляются специ- альными подразделениями геологической службы и совмеща- ются с материалами геолого-минералогической документации, дополняя и уточняя последние. ^Нумерация разведочных выработок сква- жин, проб и образцов. При разведке месторождений применяются разнообразные горные выработки как наземные — закопушки, расчистки, канавы, дудки, шурфы, так и подзем- ные— штольни, квершлаги, орты, штреки, шахты, восстающие. Причем разведка месторождения обычно ведется параллельно на нескольких участках.2Для удобства документации и во из- бежание путаницы при возможном развитии работ, когда участки сливаются в один объект разведки, необходимо забла- говременно установить целесообразную нумерацию выработок, что достигается применением особой нумерации на каждом участке^Например, участок 1 имеет номера от 1 до 999; уча- сток № z — от 1000 до 1999 и т- д. В пределах участка лучше всего нумеровать выработки по порядку их мест. | Нумерация выработок определяется системой разведки и особенностями производства работ; (например, при проходке рассечек и ортов удобно пользоваться четными номерами для выработок, 171
расположённых по правой стороне, и нечетными — по левой сто- роне штрека (штольни). I Другая нумерация должна быть разработана для образцов и проб. Образцы и, особенно, пробы должны иметь однознач- ную привязку, поэтому рекомендуется давать им общий по- рядковый номер по всему участку или даже месторождению, выделяя для каждого участка (выработки) свой интервал номеров.!' Все горные выработки и буровые скважины после заложе- ния включаются в каталог выработок, где указываются их координаты, а устья выносятся на соответствующие планы. Оп- ределение координат устья выработок и вынос его на план про- изводятся инструментально с высокой точностью топо-маркшей- дерской службой. План расположения горных выработок яв- ляется одним из важнейших документов — основой, на которой строится вся сводная документация разведки объекта. I Описание горных пород должно содержать полевое название породы, ее цвет, структуру, минеральный состав, рас- пределение минералов и их количественные соотношения; фи- зико-химические свойства породы — крепость, хрупкость, порис- тость, рыхлость и т. п. Для интрузивных пород должны ука- зываться фациальная принадлежность, наличие порфпровидных включений, ксенолитов, шлиров,^характер экзо- и эндоконтак- товых изменений; для малых интрузий и даек — размеры, мощ- ность, длина, элементы залегания, геоморфологическое выра- жение. I Для осадочных пород важно фиксировать состав, мощность, характер отдельных прослоев, текстуру, состав об- ломков, величину, ориентировку и степень окатанности частиц, процентные соотношения различных компонентов породы; со- став, цвет и тип цемента конгломератов, наличие органических включений, следы размыва и характер взаимоотношений со- седних слоев. Для рыхлых пород следует отметить тип отло- жений, их пространственную и генетическую связь с коренными породами района, форму и состав обломков, соотношение об- ломков и рыхлого материала^ (Наблюдения над телом полезного ископае- мого производятся с особой тщательностью. При описании вещественного состава отмечаются макроскопически определи- мая минеральная ассоциация, количественное соотношение ми- нералов и их структурные взаимоотношения, текстуры рудного телаДПри наличии достаточного опыта в процессе документа- ции оывает возможно определять и промышленные сорта по- лезного ископаемого./^Полевые наблюдения должны подкреп- ляться данными микроскопических исследований^}результаты которых используются при окончательном оформлении мате- риалов геологической документации- | Определение размеров и формы тела полезного ископаемого при первичных геологических наблюдениях часто бывает за- труднено| так как документируемые буровые скважины и мно- 172
гие горные выработки являются лишь единичными пересече- ниями тела. ^Поэтому для правильного представления об объ- екте разведки в целом должно быть установлено единообразие наблюдений по определенной системен К числу обязательных наблюдений относятся следующие. 1 f'l. Изучение контактов тел, среди которых различают; — резкие, обычно характерные для рудных тел, образован- ных в открытых полостях, и четкие, но извилистые контакты многих метасоматических образований; — нерезкие контакты, характеризующиеся постепенным, но заметным невооруженным глазом переходом от тела полез- ного ископаемого к вмещающим породам; — контакты, визуально невидимые, устанавливаемые в ре- зультате опробования и характерные для многих вкрапленных, прожилково-вкраплеппых и мелкослоистых скоплений полез- ного ископаемого. При изучении контакта следует выяснить его тип (страти- графический, тектонический, диффузионный, инфильтрацион- ный), приуроченность к определенным структурам (складча- тым или разрывным), характер контакта (ровный, извилистый, сложный). Для характеристики контактовых зон необходимо брать образцы, указывая места отбора их на зарисовке. 2. Изучение раздувов, рудных столбов и пережимов тела должно вестись для определения причин и выявления возмож- ных закономерностей в их расположении. Часто по простира- нию отмечается как бы выклинивание рудной жилы и тогда ее прослеживание ведется по рудовмещающей трещине, в ко- торой наблюдается комплекс сопутствующих жильных минера- лов (карбонатов, хлоритов, барита и др.). 3. Изучение апофиз, представляющих собой ответвление рудного тела, одновременное с ним по образованию. Содержа- щиеся в апофизах полезные минералы могут иметь промыш- ленное значение, так же как и в основном теле, увеличивая запасы месторождения. При изучении различного рода ответвлений от рудного тела следует особое внимание уделять их вещественному составу и взаимоотношениям с основным рудным телом для того, чтобы не принять за апофизу другую систему рудоносных трещин (рис. 60)^._1 Мощность тела полезного ископаемого часто измеряется по разведочной выработке, пересекающей это тело под случайным углом. Поэтому истинная мощность тела полезного ископае- мого устанавливается с учетом соответствующего угла встречи (рис. 61). В случае определения истинной мощности Мн в плос- кости забоя, не перпендикулярного простиранию тела, приме- няется формула МЯ = М cos Р, где М—измеренная видимая мощность; 0 — угол, образовап- 173
I Рис. 60 Строение золоторудной жилы. 1 — кварц-турмалииовая минерализация; 2 — кварц пиритовая минерализация, 3 — полиметаллическая руда. Стадии формирования жилы: I—кварц- .урмалиновая; II — полиметаллическая Рис. 61. Схема определения истин- ной мощности тела полезного иско- паемого а — забой, б — участок забоя в плане ный плоскостью забоя с плоскостью, перпендикулярной к про- стиранию тела. Если требуется установить истинную мощность наклонно залегающего тела, поперечный размер которого измерен гори- зонтально, то вводится поправка на угол падения тела а:А1и = = М sin а. В практике разведки при искривлении буровых скважин целесообразно пользоваться формулой П. М. Леонтовского для вычисления истинной мощности тела полезного ископаемого в месте его пересечения скважиной: Ми = М (sin a-cos P-cosy ± cos а - sin Р), где а — угол падения тела полезного ископаемого; р — угол на- клона линии пересечения тела скважиной; у — угол между ази- мутом падения тела и линии его пересечения скважиной. Знак «плюс» берется при встречном пересечении тела сква- жиной; знак же «минус» должен быть взят тогда, когда раз- ведочная скважина пересекает тело полезного ископаемого «вдогонку» (в том же направлении, в котором падает тело)Л —"Описание тектонических нарушений составляется на основе: определения простирания и угла падения зоны нарушения, ее мощности и заполнения (наличие милонитов, глинки трения, минерального выполнения); наблюдений брекчирования, рас- сланцевания, следов скольжения (треугольники выкрошива- 174
ния); определений положения слоев по отношению к плоскости смещения (завороты слоев), типа смещения (сброс, надвиг) и амплитуды смещения. Особое внимание уделяется установле- нию возрастных взаимоотношений тектонических трещин и тел полезного ископаемого. На месторождениях, где большую роль в локализации ору- денения играют мелкие трещины (например, месторождения штокверкового типа), изучение их ведется путем замеров тре- щин с целью выяснения основных рудоносных систем трещин. Кливаж имеет большое значение на месторождениях, сложен- ных осадочными породами. По ориентировке кливажа можно установить элементы «невидимых» складок, выделить прослои и пачки горных пород. Складчатые нарушения фиксируются простиранием и углом погружения или изгиба оси складки, размахом крыльев и их симметрией, положением осевой плоскости (нормальная или опрокинутая складка)- В моноклинально залегающих осадоч- ных толщах должно уделяться внимание положению и ориен- тировке мелкой складчатости и плойчатости, которые могут по- мочь в расшифровке общей складчатой структуры месторож- дения. Гипогенные и гипергенные наложенные процессы описыва- ются по схеме: а) метаморфизм пород, метаморфические фации и зоны (хлоритовая, серицитовая, биотитовая, гранатовая и т. д.), гра- ницы их распространения, связь с оруденением; б) метасоматические изменения, их тип (щелочной, крем- ниевый, магнезиально-кальциевый), гидротермальные около- рудные изменения (окварцевание, карбонатизация, доломити- зация, лиственитизация и т. д.), границы распространения, ин- тенсивность процессов по простиранию и падению рудного тела; в) жильные образования по составу (кварцевые, кварц-кар- бонатные, карбонатные, сульфидные), их мощности, элементы залегания, внутреннее строение; г) гипергенные изменения (окисление, выщелачивание, ли- монитизация, каолинизация), интенсивность проявления и ха- рактер развития (площадной, линейный, по зонам нарушения), глубина зоны окисления. (Основные требования, предъявляемые к гео- логической документации, состоят прежде всего в том, чтобы наблюдаемые факты были возможно более точно отобра- жены в записях, зарисовках, фотографиях; отбор каменного материала должен производиться е такой полнотой, которая не- обходима для характеристики объекта. Записи должны быть по возможности краткими, но не скудными, они должны отражать основные фактические наблюдения.^Количество образцов или шлифов должно быть минимальным, но достаточным для ха- рактеристики основных разностей горных пород, полезного ис- копаемого и особенностей их взаимоотношений. 175
Магматические породы Интрузивные Запасные обозначения Г Простые условные обоз на чения Граниты Сиениты и монцониты Гранодиориты и диориты Габбро и триты Ультраоснов- v ные породы Осад Эффузивные Палеотипные Неотипные Липариты Трахиты Пикриты Дациты и андезиты Базальты и долериты Щебенка Ч — • . о • . • S3 Брекчия <51 Глинистый сланец Известняк П о S3 S3 ] Галечник Доломит о;1о_о Конгломерат Т Песок Песчаник Гнейсированные габбро и т п. Гнейсы гра- нитного состава Кристаллические сланцы (слюдяные, рогодообманковые, гранатовые итп) ES ЕЕ Кварцит к т т т Y Y S 5 S + + + V-Y/ч о д —п Известко- дТт вистый -J-J песчаник песчани стый из- вестняк ft; LZ 51 5; _ Кремнистый известняк =] Глинистый I песчаник <3 Мергель Полезные | = | (глинистыи Ч1-1-1 известняк) ископаемые (уголь, соль, гипс, руда и т.п.) । । , । । Сланец <Ч| ; \У\известко- < £ । ' 1 1 вистый < <3 S . -л Сланец § песча- w £ Л О Р О Д Ы нистыи ТАМОРФИЧЕСКИЕ Метаморфические Метаморфические сланцы (филлиты, серицитовые и хлоритовые сланцы) Роговики и яшмы Кварциты X Кристаллические извест- няки и мраморы Рис. 62. Вариант легенды для документации при разведке. 176
' Большое значение имеет единообразие ведения первичной геологической документации в пределах одного геологического объекта, что достигается применением специальных форм доку- ментации, в значительной степени облегчающих работы и по- вышающих производительность./Непременным условием едино- образия геологической документации является единая система условных обозначений — легенда, в основе которой должны ле- жать стандарты, разработанные для геологической службы СССР. Легенда должна отражать все многообразие геологиче- ских явлений, наблюдаемых на данном объекте, и в то же время должна быть компактной, легко запоминающейся, контраст- ной, четкой. Следует избегать условных знаков, которые могут быть неоднозначно истолкованы. Для удобства оперативного выполнения различных графических материалов легенда раз- рабатывается в цветовом и штриховом вариантах и доводится до сведения каждого исполнителя, занятого геологической доку- ментацией (рис. 62)- Качество документации обеспечивается периодическим ее контролем. Выполненные зарисовки и опи- сания выборочно сличаются с натурой, о чем составляются со- ответствующие акты, прилагаемые к отчетам. ) Хранение первичной документации должно быть организо- вано так, чтобы это не отражалось на ее качестве и чтобы было удобно ею пользоваться в процессе полевых и камеральных ра- бот. Шосле завершения работ все первичные материалы сда- ются в архив на сроки, устанавливаемые соответствующими законоположениями. /Масштабы геологической документации. Де- тальность документации зависит от масштаба проводимых ра- бот, целевого назначения выработок и особенностей объекта наблюдения. Зарисовки обнажений и горных выработок, как правило, ведутся в масштабах от 1 : 100 до 1 : 20. Отдельные, наиболее интересные места документируются в более крупных масштабах, вплоть до зарисовок в натуральную величину. Ко- лонки буровых скважин, составляемые на основе керна или шлама, выполняются обычно в масштабах 1 : 100—1 : 500 в за- висимости от глубины скважины и детальности изучения гео- логического разреза по ней. На поисково-оценочной стадии и при предварительной раз- ведке месторождения геологические разрезы обычно составля- ются в том же масштабе, что и геологические карты (1 : 10 000— 1:1000). В том же масштабе составляются и литолого-стра- тпграфическне колонки. На стадиях детальной и эксплуатаци- онной разведки погоризонтные планы и разрезы на детально изучаемых частях месторождения составляются в более круп- ном масштабе— 1 : 500—1 : 200. |
ДОКУМЕНТАЦИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК и ЕСТЕСТВЕННЫХ ОБНАЖЕНИЙ Документация горных выработок и естественных обнаже- ний включает геологические зарисовки с натуры плоскостей об- нажений (стенок горных выработок, забоев, кровли, почвы) и краткие, четкие описания наблюдаемого геологического раз- реза горных пород и тел полезного ископаемого, отбор и реги- страцию каменного материала. I Зарисовки в горных выработках, которые производятся в масштабах 1 : 50—1 : 100 в полевой книжке, представляют собой воспроизведение в некотором масштабе геологических кон- туров обнаженных пород и тел полезного ископаемого, особен- ности их строения и некоторые отличительные черты наблю- даемых геологических явлений. Совмещенная зарисовка раз- личных плоскостей горных выработок называется разверткой- Примеры употребляемых в практике разверток даны при опи- сании документации соответствующих горных выработок. Перед началом работы следует помнить некоторые общие условия и практические приемы документирования горных вы- работок. Оборудование, принадлежности и инстру- менты, необходимые для производства геологической доку- ментации: геологический молоток, на ручке которого имеются насечки, соответствующие единицам измерения (дм, см); гор- ный компас с крышкой и зеркалом для удобства фиксирования элементов залегания пород и различных структурных элемен- тов кровли; рулетка тесьмяная 10-метровая; шнур-ориентир, на котором определенной системой узлов или другим способом от- мечаются единицы измерения (один малый узел— 1 м, круп- ный узел— 5 м, два узла — 10 м и т. д.); лупа 3-, 4- и 10-кратная; полевая книжка или журнал, изготовленный из миллимет- ровой бумаги и прослоенный калькой (для вынесения в даль- нейшем данных геохимических, геофизических и других иссле- дований); карандаши простые и цветные; резинка карандаш- ная; масштабная линейка; перочинный ножик; кусок мела для отметки характерных контуров, границ разрывных нарушений, складок и т. д.; соляная кислота в специальном сосуде; зубила и небольшая кувалда для откалывания образцов крепких гор- ных пород; мешочки для образцов и геохимических проб; эти- кетки для образцов; карбидная или аккумуляторная лампа (при работах подземных). Необходимыми условиями производства геологической до- кументации горных выработок является соблюдение правил техники безопасности и надлежащая подготовка рабочего ме- ста. Прежде всего необходимо обезопасить рабочее место — лик- видировать заколы, козырьки и отслоения горных пород. Затем следует очистить от грязи и пыли плоскости, подлежащие до- 178
кументации (если есть возможность, с помощью воды и грубой щетки). Обязательный элемент подготовки к документации — раз- бивка выработки на интервалы с помощью шнура-ориентира и рулетки и привязка ее к ближайшим маркшейдерским знакам- Производство геологической документации начинается с осмотра выработки с целью определения ее об- щих габаритов, примерного геологического разреза и установ- ления наиболее интересных явлений и особенностей, на которые необходимо обратить должное внимание. Интересующие гео- лога контуры и границы при этом отмечаются мелом или ко- потью пламени карбидной лампы. Обычно документирование горных выработок ведется с по- мощью шнура-ориентира, от которого по нормали рулеткой оп- ределяются расстояния до геологических границ и отдельных объектов наблюдения. Но часто в практике, например, при за- рисовке высоко расположенной кровли и в других случаях, когда нет возможности произвести точные замеры, пользуются методом визуального провешивания нормалей и приблизитель- ного определения расстояний между пунктами и границами, изображаемыми на зарисовке. Контуры горных выработок н положение геологических границ в этих случаях уточняются впоследствии при составлении чистовых зарисовок на марк- шейдерской основе. В зависимости от сложности геологического разреза, вскры- ваемого горной выработкой, зарисовывается одна или две стенки либо делается полная развертка, сопровождаемая по- дробным текстовым описанием в полевой книжке. Но незави- симо от количества зарисованных плоскостей геологические на- блюдения ведутся по всей горной выработке, что обязательно отражается в журнале. Наиболее интересные наблюдения за- рисовываются и описываются подробнее. Привязка горных выработок производится маркшейдерской службой. Вся геологическая документация — как черновая, со- ставляемая в выработке, так и чистовая, выполняемая в ка- меральном помещении, должна быть увязана с маркшейдер- скими планами и разрезами. Геологическая документация канав, расчис- ток и закопушек. При геологической документации ка- навы рулетку или шнур-ориентир прокладывают по бровке ее борта. В случае, если канава пройдена уступами, что обычно бывает на крутых склонах, то на границе уступов устанавли- вают реперы (деревянный колышек или чаще крупный камень), которые дают возможность представить общие размеры ка- навы и облегчают составление зарисовки и описания. Доку- ментацию канав, пройденных под углом к горизонту, нужно производить снизу вверх во избежание осложнений, связан- ных с осыпями. Обычно канавы зарисовываются по одной из стенок и почве по способу развертки. Причем если канава 179
Рис. 63. Документация канавы при полной раз- вертке: а — северная стенка; б — дно; в — южная стенка. / — почвенно-растительный слой; 2 — делювиальный слой; 3 — гнейсы н кри- сталлические сланцы; 4 — аплнт; 5 — пегматит; 6 — руда (мусковит) 3 с в ю Дз пр280°480е - ю Рис. 64. Докумен- тация шурфа. / — моренные отло- жения; 2 — биотитовые гнейсы; 3 — амфнболовыс гнейсы; / — дайка аплитов; 5 — пегматиты гра- нитной структуры; 6 — пегматиты апо- графической струк- туры; 7 — кварц-мускови- товые образования; 8 — биотит; 9 — разрывные нару- шения имеет уступы или пройдена по склону, то стенка зарисовыва- ется с соблюдением угла наклона к горизонту, а почва канавы рисуется отдельно. Неглубокие канавы, пройденные до корен- ных пород, расчистки и закопушки, как правило, зарисовы- ваются по одной стенке или только по почве. Канавы, прой- денные в сложных геологических условиях, вскрывающие раз- 180
нообразные горные породы, документируются по способу под- пой развертки, т. е. зарисовываются обе стенки и почва (рис. 63). Масштаб документации обычно принимается 1:40— 1:50. Геологическое описание канавы ведется послойно — сверху вниз и поинтервально — по ее длине. Документация шурфов и дудок. Зарисовка шур- фов производится по способу развертки (рис. 64). Особенности документации шурфов связаны с их размерами. Глубокие шурфы, которые крепятся, документируются поинтервально в перерывах между их проходкой. Мелкие шурфы документи- руются после их полной проходки. При документации дудок (шурфов цилиндрической формы) применяются четыре шнура- отвеса, создающие условные грани-стенки, которые зарисовы- ваются в виде плоскостей по способу развертки, аналогично шурфам- Если дудка имеет небольшие размеры, углубляясь в коренные породы до 0,5—1 м, или вскрывает простой геоло- гический разрез, то зарисовка составляется в виде колонки — разреза, ориентированного вкрест простирания пород. Для удобства документации сложных геологических разрезов по стенкам шурфов и дудок могут провешиваться дополнительные шнуры-отвесы. Масштабы документации шурфов 1:20—1:50. Документация вреза. Врез представляет собой ча- стично открытую горизонтальную горную выработку трапецие- видного сечения, применяемую для вскрытия выходов тел по- лезных ископаемых в условиях сильно расчлененного рельефа. Врезы как самостоятельные разведочные выработки проходятся в нескольких пунктах вдоль выходов тела полезного ископае- мого с углублением на 1—2 м в коренные породы. Врезом на- чинается проходка штольни и, являясь устьем выработки на косогоре, он, как правило, полностью закрепляется. Зарисовка стенок вреза и его забоя производится в виде развертки на вертикальную плоскость (рис. 65). В зависимости от конкретных условий иногда достаточно зарисовки одной стенки и забоя или даже одного забоя. Если врез служит на- чалом штольни, то при его документации важно отметить ре- пер устья штольни, от которого затем будет вестись измерение ее длины. Рис. 65. Документация вреза: а —развертка; б — план. / — рыхлые современные отложения; 2 — туфы основного состава; 3 — рудное тело 181
Рис. 66.“'Развертки при докумен- тации подземных горных выра- боток: (7 — прямая; б — зеркальная; в—ком- бинированная Документация подземных горных выработок ведется обычно параллельно с их проходкой, что ограничивает по времени возможности наблюдений, зарисовок и описаний перерывами в проходческом цикле. Поэтому подземная доку- ментация требует особого внимания и тщательного выполнения зарисовок и записей. Широко применяемый в геологической практике метод раз- вертки^при зарисовке горизонтальных горных выработок имеет некоторые особенности, связанные с невозможностью докумен- тирования почвы горных выработок и с необходимостью в то же время иметь первичные материалы, удобные для составле- ния сводной геологической Документации — разрезов, погори- зонтных планов. Существуют три основных способа разверток: прямой, зер- кальный и комбинированный (рис. 66).’, При прямом способе, как показано на рис. 66, а, стенки выработки и кровля как бы совмещаются в одной плоскости, повернутой для удобства за- рисовки на 180°. При этом геологические границы оказыва- ются непрерывным контуром. При зеркальном способе (см. рис. 66, б) стенки выработки развертываются в плоскости кровли и изображение геологических элементов проектируется сверху вниз. Зарисовка по сути дела представляет собой зер- 182
кальное отображение этого изображения в плоскости. На прак- тике чаще применяют третий, комбинированный способ раз- вертки, когда стенки выработки зарисовываются как проекции на вертикальные плоскости, а кровля рисуется в зеркальном отражении. } В случае прямой развертки при построении погоризонтных планов зеркальную проекцию кровли получают путем копиро- вания зарисовки на кальку на светостоле. Этого существенного недостатка прямой развертки лишены второй и третий способы, при которых кровля зарисовывается в зеркальном отражении — в проекции ее на горизонтальную плоскость. Второй способ бо- лее нагляден, так как дает возможность непрерывного просле- живания геологических контуров. Но он не очень удобен в тех- нике зарисовки и, кроме того, совмещение в одной плоскости контуров стенки и кровли выработок практически невозможно, если выработка имеет повороты, i I Непременным условием документации подземных горных выработок в пределах одного участка или месторождения яв- ляется применение системы единой развертки для удобства со- поставления данных по отдельным выработкам при составле- нии сводной геологической графики. \ Юго-восточная стенка. ।-------1------1------1------1------1------!-------1------1-------1------1 28 30 32 34 36 38 м Северо-западная стенка Рис. 67. Документация квершлага при прямой развертке. Условные обозначения см. на рис. 64 183
0 2 4 0 s 70 12 /4 лг ia i I ; ' • : ' i = -----------!-----i-----1-----[ Аз. па ft Рис. 68. Документация штрека. / — амфиболиты; 2 — сиениты; 3 — кварцевые жилы; 4 — березит; 5 — разрывные нару- шения; 6 — рудное тело Полные развертки применяются при документировании горных выработок, вскрывающих рудные тела сложной формы со многими апофизами, когда опробуются обе стенки выра- ботки, а также в случае резкого различия геологических раз- резов стенок (рис. 67)- При документировании горизонтальных горных выработок, пересекающих рудные тела (квершлаги, орты), обычно зарисовываются одна стенка и кровля. В горных выработках, проходимых по простиранию рудных тел (штреки, штольни), основными объектами зарисовок и описаний в слу- чае крутого их падения являются кровля и забой (рис. 68) или, если рудное тело падает полого,— стенка и забой. В зави- симости от строения рудного тела забой документируется че- рез определенные интервалы или в наиболее интересных, мак- симально изменчивых сечениях, что выясняется при его ос- мотре после каждой проходки. \ При проведении геологических наблюдений в подземных горных выработках важным вопросом является их точная при- вязка, которая обычно осуществляется маркшейдерской служ- бой. При документировании все отсчеты расстояний следует вести от маркшейдерских реперов. При горизонтальном поло- жении выработки шнур-ориеитир протягивают по середине стенки или по центру кровли. Геологические границы опреде- ляются по их положению относительно этого шнура. Если вы- работки пройдены не строго горизонтально и имеют изгибы, провешивание шнуров-ориентиров проводится в пределах пря- молинейных участков выработок (рис. 69, а). В этих случаях на зарисовках смежные участки имеют незначительное пере- крытие, что необходимо отметить в описании. | При документировании подземных вертикальных и наклон- ных горных выработок, проходимых по падению тел, в зави- 184
Рис. 69. Документация горных вы- работок с помощью шнура-ориен- тнра: а — горизонтальной выработки; б — восстающего по крутопадающему телу симости от строения тела зарисовываются одна или две стенки по методике, изложенной выше при характеристике докумен- тации шурфов и дудок. Зарисовки крутонаклонных горных вы- работок ведутся с помощью шнуров-отвесов (см. рис. 69, б)- Когда выработка имеет значительные отклонения от верти- кали, условная осевая линия намечается с помощью шнура- ориентира, протягиваемого по документируемой стенке вы- работки. Угол наклона шнура относительно горизонта зано- сится в журнал. Геологические границы наносятся в зарисовке по их положению относительно отвесов и шнура-ориен- тира. /Для самоконтроля правильности зарисовки документируе- мой выработки следует проверять совпадение линий геологиче- ских элементов (контактов, тектонических швов и т. п.) на различных плоскостях развертки./ Особенности геологической документации угольного пласта заключаются в его зарисовке и опи- сании, составленных на основе тщательного изучения измене- ний строения и мощности угольных пачек и породных прослоев с указанием их состава (рис. 70). В описание должны вноситься данные о крепости, плотности, структуре, изломе, трещинова- тости, цвете и блеске угля. Особое внимание обращается на характер контакта угольного пласта с вмещающими породами (нормальный стратиграфический, фациальное замещение, раз- мыв и несогласие, тектонический) и физико-механические свой- ства пород в зоне контакта — их сложистость и устойчивость. Полная характеристика пласта включает данные по его водо- носности (сухой, влажный, мокрый), газоносности, пыленос- 185
Рис. 70. Зарисовка забоя, вскры- вающего угленосную пачку (по А. И. Воронкову). 0,1 м — аргиллит темио-серый с отпе- чатками флоры, слабый; 0,05 м — уголь полуматовый штриховато-по- лосчатый, хрупкий; 0,18 м — аргиллит темно-серый с тонкими прослоями (менее 1 см) полуматового угля; 0,1 м — уголь полуматовый с много- численными плоскостями притирания, слабый; 0,09 м — аргиллит темно-се- рый, глиноподобный; 0,18 м — уголь полуматовый с линзами и признаками фюзена, слабый; 0,09 м — аргиллит темно-серый, глиноподобный; 0.11 м — уголь матовый с линзами фюзена; 0,8 м — аргиллит темно-серый с отпе- чатками флоры, слабый, в верхней части средней крепости; 0,8 м — переслаивание мелкозернистого темно-серого песча- ника с алевролитом, отпечатками флоры и прослоями сндернтизироваиной породы мощностью до 2 см, средней крепости. Забой сухой ности, тектоническим нарушениям и трещиноватости. Наиболее тщательно описываются породы кровли и почвы пласта с выде- лением пород ложной и основной кровли и пород, подвержен- ных пучению. В пределах развития тектонических нарушений фиксиру- ются элементы залегания пластов до и после нарушения, на- личие и положение подворотов слоев, характер нарушения (складка, пережим, раздув, смещение), фиксируются следы скольжения и направление перемещения. При документации мелкой трещиноватости и кливажа как в угольных пластах, так и во вмещающих породах определяется пространственное положение трещины по элементам залегания, ее мощность, ми- неральное выполнение. В угольных пластах, в которых отмечаются внезапные вы- бросы частиц угля под давлением газа, геологические наблю- дения за строением пласта, его физико-механическими свойст- вами, тектоническими нарушениями проводятся с особой тща- тельностью. Эти наблюдения позволяют выделить газоопасные участки. Отличительная особенность геологической документации угольного пласта заключается в том, что все изменения строе- ния пласта, его выклинивание или расщепление, наблюдаемые как в разведочных, так и в подготовительных выработках, на- носятся на крупномасштабные (1:50—1:100) маркшейдерские планы для наблюдения при составлении сводных чертежей. / Геологическая документация естественных обнажений производится на всех стадиях геологоразведоч- ных работ с детальностью, обеспечивающей решение стоящих перед этими работами задач. Документация естественных и искусственных обнажений, расположенных на поверхности земли, дает возможность определить взаимоотношения пород, крупных и локальных разрывных и складчатых структур, осо- бенности их строения, элементы залегания, ландшафтные ус- 186
Рис. 71. Фрагмент фотодокументации коренного обнажения. Межпластовая дайка спилитов мощностью 3—5 м на контакте толщн кварц-серици- товых сланцев (светлые внизу) и углисто-креминстых сланцев (темные вверху) ловия, Это достигается как зарисовками, так и фотографиро- ванием (рис. 71).5 I Основные требования к документации естественных обна- жений заключаются в следующем: а) фотографии и зарисовки должны быть однозначно привязаны и понятно ориентированы; б) масштаб документации должен соответствовать принятому масштабу работ, излишние детали и подробности затрудняют интерпретацию первичного материала; наиболее интересные и характерные детали можно документировать в более крупном масштабе; в) при фотографировании и зарисовке глубоко вре- занных бортов долин необходимо четко замерять углы паде- ния пород во избежание ложного толкования элементов зале- гания за счет искажения линий выходов слоев на склонах до- лины. I В полевом дневнике фотодокументации отмечаются номера пленки, кадра, условия съемки.'Чтобы лучше отдешифрировать фотоснимок, иногда полезно сделать абрис фотографируемого объекта. Основные достоинства геологической фотодокументации со- стоят в возможности проведения этой работы в сжатые сроки, в отражении наблюдаемых геологических явлений с любой сте- пенью детальности, в объективности получаемых первичных гео- логических документов^/ Документатор должен владеть техникой фотосъемок в раз- личных условиях и хорошо знать геологическое строение ме- сторождения и задачи документации, чтобы правильно выби- рать объекты фотографирования и предвидеть его результаты. Геологическая фотодокументация может произ- водиться различными узко- и широкоформатными фотоаппа- 187
Рис. 72. Схема центральной проек- ции. f — расстояние от центра проекции до плоскости кадра (фокусное расстояние), см; S — расстояние от центра проекции до плоскости объекта съемки (отстоя- ние), см ратами с набором сменной оп- тики (объективов и насадочных линз). Из обязательного снаряже- ния нужно иметь фотоэкспоно- метр, фотоштатив с универ- сальной головкой, набор цвет- ных и поляризационных свето-фильтров и другое обо- рудование, обеспечивающее фотосъемку в различных при- родных условиях. Кроме того, необходимо иметь специаль- ный масштабный шнур и мас- штабные рейки, на которых хо- рошо видны единицы измерения Фотодокументация включает следующие основные виды работ: подготовительные, производство фотосъемки, фотолабо- раторные, фотомонтажные, дешифрирование фотоснимков. Подготовительные работы состоят: 1) в выравнивании фотографируемой поверхности и очистке ее от пыли и грязи; 2) в разметке участка, производимой для обеспечивания не- обходимого перекрытия соседних снимков (при нормальной фо- тосъемке до 10 %, при стереосъемке до 60%) и определении точек стояния аппарата; 3) в расстановке масштабных реек или шпуров, производи- мой с таким расчетом, чтобы на каждый фотоснимок приходи- лось не менее трех масштабных меток (в центре и по краям снимка); 4) маркировании геологических контуров и основных объ- ектов наблюдения мелом или копотью. Производство фотосъемки требует соблюдения следующих условий: а) установка аппарата должна обеспечивать перпендику- лярность оптической оси объектива к условной плоскости фо- тографируемой поверхности; б) определение масштаба негатива должно производиться с помощью масштабного шнура и масштабных реек. Если по условиям съемки масштабные приспособления использовать нельзя, масштаб негатива М,, определяется по формуле (рис. 72) Мн S f-100 где f — фокусное расстояние объектива; S— расстояние от центра проекции до объекта съемки (отстояние); в) в соответствии с освещенностью объекта съемки подби- раются диафрагма, светофильтры и время экспозиции. 188
В пикетажную книжку заносятся следующие данные: место съемки и его привязка к топографической или маркшейдер- ской основе, условия съемки, назначение и цель съемки, крат- кие геологические наблюдения с указанием характерных осо- бенностей объекта фотографирования (элементов залегания по- род, разрывных нарушений и т. п.). В случае сложного строения участка производится схематическая зарисовка фото- графируемого объекта или отдельных его частей. Обработка фотопленок и фотобумаги проводится по извест- ным методикам, освещенным в специальной литературе. Осо- бенностью позитивного процесса при геологической докумен- тации является необходимость изготовления отпечатков в оп- ределенном масштабе, для чего используются изображенные на снимке масштабные приспособления. Если съемки прово7 дились без масштабных реек, масштабирование снимков про- изводится по величине изображения на экране увеличителя, для определения которой пользуются формулой где D — размер изображения на экране увеличителя, мм; d — размер изображения на негативе, мм; Мн — масштаб негатива; Ма— требуемый масштаб отпечатка. Размеры отпечатка на экране увеличителя, мм Таблица 19 Требуемый масштаб изображения иа негативе Масштаб фотоотпечатка Требуемый масштаб изображения Масштаб фотоотпечатка I : 50 1 : 20 1 : 50 I : 20 иа н егативе 1 30 14,4X21,6 36,0 X 54,0 1 72 34,6X51,8 86,4Х 129,6 1 32 15,4X23,0 38,4X57,6 1 74 35,5X 53,3 88,8Х 133,2 1 34 16,3X24,5 40,8X61,2 1 76 36,5X54,7 91,2Х 136,8 1 36 17,3X25,9 43,2X64,8 1 78 37,4 X 54,2 93,6Х 140,4 1 38 18,2X27,4 45,6X68,4 1 80 38,4X57,6 96,0Х 144,0 1 40 19,2X28,8 48,0X72,0 1 82 39,4X59,0 98,4Х 147,6 1 42 20,2X30,2 50,4X75,6 1 84 40,3X60,5 100.8Х 151,2 1 44 21,1X31,7 52,8X79,2 1 86 41,2X61,9 103,2Х 154,8 1 46 22,1X33,1 55,2X82,8 1 88 42,2X63,4 105,6 X 158,4 1 48 23,0X34,6 57,6 X 86,4 1 90 43,2X64,8 108,0Х 162,0 1 50 24,0X36,0 60,0X90,0 1 92 44,2 X 66,3 110.4Х 165,6 1 52 25,0X37,4 62,4X93,6 1 94 45,1X67,7 112,8Х 169,2 1 54 25,9X38,9 64,8X97,2 1 96 46,1X69,2 115,2Х 172,6 1 56 26,9X40,3 67,2Х 100,8 1 98 47,0Х 70,6 117,6Х 176,2 1 58 27,8X41,8 69,6Х 104,4 1 100 48,0X72,0 120,0Х 180,0 1 60 28,8X43,2 72,0Х 108,0 1 102 49,0X73,5 122,4Х 183,6 1 62 29,8X44,6 74,4Х 111,6 1 104 49,9X74,9 124,8Х 187,2 1 64 30,7X46,1 76,8Х 115,2 1 106 50,9 X 76,3 127,2Х 190,8 1 66 31,7X47,5 79,2Х 118,8 1 108 51,8X77,8 129,6Х 194,4 1 68 32,6X49,0 81,6Х 122,4 1 ПО 52,8X 79,2 132,0Х 198,0 1 70 33,6X50,2 84,0Х 126,0 189
Рис. 73. Фотодокумен- тация стенки штрека. Кварц-сульфндная жила в гранитах: сульфиды— черное, кварц—белое, вме- щающие породы (грани- ты) — серое. В табл. 19 даны размеры отпечатка на экране увеличителя в зависимости от требуемого масштаба документации. Фотомонтаж, т. е. объединение всех снимков в единый план, достигается их совмещением по ориентированным направле- ниям, идентичным контурам и характерным точкам, что удобно производить на светостоле. После обрезки лишних участков снимки соединяют друг с другом пластырем, клейкой лентой или наклеивают на чертежную бумагу. Дешифрирование фотоснимков сводится к определению их геологического содержания. Основными критериями для ин- терпретации снимков являются геологические и фотографиче- ские факторы. К геологическим факторам относятся контуры, форма, струк- турные, текстурные особенности геологических образований и условий их залегания. По этим характерным признакам гео- логических образований при дешифрировании можно оконту- рить рудные тела, провести контакты между литологически различными породами (рис. 73), выделить участки гидротер- мальных или метасоматических изменений, проследить отдель- ные горизонты, трещины и рудные тела по простиранию и падению, выявить определенные элементы тектоники (сланцева- тость, трещиноватость, зоны дробления и смятия, мелкую склад- чатость), которые обычно хорошо видны на фотоснимках. Так же четко фиксируются текстурные элементы пород, а на круп- номасштабных снимках—равномерно- и неравномернозерни- стые, порфировые и обломочные структуры. Большое значение для дешифрирования фотоснимков имеют частные условия фотосъемок и совокупность определяемых ими признаков, основным выражением которых является тон фото- графического изображения. Гамма цветов и яркость природных объектов на фотосним- ках передаются различными оттенками серого цвета. Тон изо- бражения может изменяться в широких пределах, причем одни 190
и те же геологические объекты могут иметь различный топ И соответственно разные объекты могут иметь одинаковый тон. Тон изображения зависит от яркости и цвета горных пород, от положения фотографируемой поверхности относительно источ- ников освещения, качества подготовки ее к съемке, отстояния, качества фотоизображения и других факторов. Для повышения качества дешифрирования снимков при фотосъемке рекомендуется применять цветные и поляризаци- онные светофильтры, которые помогают получить более кон- трастные снимки с одинаковыми тонами изображения одних и тех же горных пород или геологических объектов. По возмож- ности камеральное дешифрирование нужно уточнять по доку- ментируемым обнажениям с применением, если необходимо, ретуши. Большие возможности для развития фотодокументации в разведочных выработках и по естественным обнажениям от- крывает применение цветного и инфракрасного фотографиро- вания. Результатом дешифрирования фотомонтажных схем явля- ются фотопланы, фоторазрезы, фоторазвертки, которые в со- вокупности с журналом описания горных выработок являются первичными геологическими фотодокументами- Для удобства пользования данными первичной геологиче- ской фотодокументации при составлении сводных геологиче- ских планов и разрезов изготовляются копии фотодокументов на кальке с использованием условных обозначений утвержден- ной геологической легенды. Эта калька хранится с первичным фотодокументом, на котором указываются наименование вы- работки, масштаб, дата производства работ, номера пленки и кадров, вошедшие в фотомонтаж, схема привязки к маркшей- дерской сети. Хранение геологической фотодокументации производится в условиях, обеспечивающих сохранность качества фотоотпечат- ков и негативного материала. В специальном журнале, который также является документом первичной геологической докумен- тации, указываются номер негатива, дата, условия съемки и точная привязка документируемого участка. ДОКУМЕНТАЦИЯ БУРОВЫХ СКВАЖИН ^Теологическая документация скважин, проводимая в про- цессе их бурения, включает составление следующих актов: о заложении и закрытии скважины, о замерах искривления скважины, о контрольных замерах глубин. Эти документы со- ставляются по унифицированным формам согласно Инструкции по отбору документации, обработке, хранению, сокращению и ликвидации керна скважин колонкового бурения./ | Основным первичным материалом по скважине являются сведения о наблюдениях в процессе бурения. Эти сведения 191
вносятся в стандартизированную форму полевого журнала гео- логической документации В нем делаются записи даты и смены бурения, диаметр скважины, род бурового наконечника, интер- валы глубин по рейсам и величины рейсов, выход керна с каж- дого рейса, углы слоистости или контактов горных пород с осью керна. Помимо этого в журнале делается черновая за- рисовка Керна в принятых условных обозначениях, подробное описание встреченных пород, тектонических элементов, мине- ральных включении и т. п.; показываются интервалы, с кото- рых отобраны пробы, и.х номера, а также номера взятых об- ЕЗ' ЕЗг ЕЕ> | |4 "]5 |^<Л|б Рис. 74. Зарисовки кериа. / — гнейсы; 2 — граниты; 3 — включения Перицита; 4 — пла- стинки мусковита; 5 — ксено- литы метаморфических слан- цев; 6 — вкрапленность суль- фидов разцов. | Буровой керн укладывается в спе- циальные деревянные ящики в по- рядке поступления из колонковой трубы сверху вниз и слева направо. Каждый интервал керна отмечается биркой, на которой несмываемым ка- рандашом записывают: название ме- сторождения, участок, номер сква- жины, интервал бурения, длину ко- лонки керна, диаметр скважины, подпись сменного бурового мастера и датуЕсли есть возможность, отдель- ные кусочки бурового керна нумеру- ются и стрелкой указывается их ори- ентировка. Буровой шлам и осадок буровой мути запаковываются в ме- шочки, в которые вкладывается эти- кетка или бирка с указанием сква- жины и интервала бурения. При ук- ладке керна производят ориентировку отдельных кусков относительно осп скважины по направлению слоистости или другим текстурным элементам, пространственное положение которых на данном участке и, следовательно, в пределах разреза, вскрываемого скважиной, не вызывает сомнения и может толковаться однозначно. В из- верженных горных породах в опреде- лении пространственного положения керна могут помочь ориентировка тем- ноцветных минералов, флюидальностц, шлиры и другие характерные эле- менты текстуры и структуры. \ Обычная зарисовка по разрезу бу- ровых скважин составляется в мас- штабах 1:100—1:500, а важные де- тали керна — в масштабах 1:5-- 192
Документация скважины (фрагмент) Таблица 20 Интервал опробования» м Длина руд- ного интер- вала» м Содержание, % 1 । Номер пробы 37,45—37,75 0,30 0,012 44,0—45,2 1,2 0,05 561 44,0—45,2 1,2 0,05 562 44,0—45,2 1,2 0,05 563 50,35—51,2 0,85 0,012 — 56,8—57,3 0,5 0,015 — 1:20. Зарисовка выпол- няется в виде проекции на плоскость сечения, проходящего вдоль оси скважины (рис. 74).] Она обычно производится по интервалам проходки, причем каждая плашка керна фиксируется от- дельно.) В случае, если скважина пересекает разрез хорошо исследо- ванных пород, зарисовы- ваются только рудные и наиболее интересные ин- тервалы керна| (отдель- ные включения, контакты пород, пересечения про- жилков и трещин). На зарисовках указывают номер скважины, глубины подъема, мощности, углы встручи трещин и контактов с осью керна, места взятия и номера образцов, интервалы оп- робования, номера проб. iОписание керна ведется по каждому интервалу проходки ельно или обобщенно по нескольким смежным интервалам, если скважина вскрывает одну и ту же породу. ((Наиболее де- тально описываются интервалы проходки по телу полезного ископаемого. ]3десь особенно важно определить угол встречи контактов тела с осью керна для того, чтобы иметь представ- ления об истинной мощности тела полезного ископаемого и о том, под каким углом скважина его пересекает («угол встречи»). Для лучшего рассмотрения минерального состава, тек- 7 Заказ № 2791 193
стуры горных пород и полезного ископаемого следует сма- чивать керн водой.] (.Первичная документация буровой скважины заканчивается составлением колонки-разреза, которая является суммой пер- вичных полевых наблюдений. На колонку-разрез кроме ука- занных выше сведений выносятся результаты геофизических исследований (электрокаротажа, гамма-каротажа, данные ин- клинометрии) и результаты анализа проб. В краткой геологи- ческой характеристике приводится обобщенное описание гор- ных пород вскрываемого разреза. Колонка-разрез по скважине является обобщенным первичным документом, который исполь- зуется при составлении сводной геологической документации (табл- 20). [’Построение разреза по скважине. В силу различных при- родных и технических причин скважины колонкового бурения в процессе проходки отклоняются от заданных направлений, т. е. искривляются. Различают азимутальное искривление (от- клонение от заданного азимута скважины) и зенитное искрив- ление (отклонение от заданного угла наклона скважины) J Из- мерение зенитных углов скважины 6 и азимутов ее направле- ния а позволяет определить пространственное положение сква- жины, что является необходимым условием при построении разрезов. (При незначительных (до 10°) азимутальных откло- нениях от заданного направления ошибки в пространственной ориентировке не превышают ошибок построения и могут не учитываться. IВ случае более значительных азимутальных от- клонений и при любых зенитных искривлениях пространствен- ное положение оси скважины определяется с помощью расче- тов и графических построений. ^Измерение углов искривления скважины (инклинометрия) производится специальными приборами, данные которых зано- сятся в каротажный журнал. Частота замеров зависит от кон- кретных условий (обычно через 25—50 м), определяемых гео- логическим заданием (как, например, необходимостью подсечь тело на определенной глубине) и техническими условиями про- ходки. ) Чтобы изобразить в разрезе искривленную буровую сква- жину, делаются построения в двух или в трех плоскостях: в го- ризонтальной и вертикальной или в горизонтальной и двух вер- тикальных. Если скважина задавалась вертикальной, то одна из вертикальных плоскостей ориентируется вкрест простирания исследуемой структуры (толщи, зоны), а другая — по прости- ранию. При наклонной скважине одна из вертикальных плос- костей должна совпадать с плоскостью, в которой была за- дана наклонная скважина. Пример построений для характеристики искривления сква- жины показан на рис. 75. Эти построения делаются на основа- нии измерений углов по скважине, заданной в точке О: зенит- ных 0о, 01, 02. 0з и т- д. и азимутальных ао, си, аг, а3 и т. д. че- 194
о 5 5' X рез расстояния /2, Аз и т. д. Для построения разрезов исполь- зуются три плоскости OXZ, OXY, OYZ, па которые выносятся проекции искривленной буровой скважины. На горизонтальную плоскость из точки О к оси ОХ прово- дится линия под углом, равным полусумме азимутальных уг- лов при устье скважины ао и в первой точке замера оц:a(o-i) = <xoj аг j_ja этой линии откладывается отрезок /0-ь равный проекции первого интервала /; на горизонтальную плоскость: Zo-i = ^sin e0-i, где 0(0-1) = -0()~Ье1_ . Для построения второй точки замера проводится линия че- рез точку 1, параллельная оси ОХ, и под углом к ней прово- дится лов си другая линия; этот угол находится как полусумму УГ- ОН —р и «2- а(1-2) =-“ На второй линии откладывается отрезок являющийся проекцией второго интервала /2 на горизонтальную плоскость. Величина отрезка вычисляется из выражения /!_2=/2sin 0i—2, n 01 -р 02 где 6(1-2)------ • Последующие построения ведутся аналогично, интервал за интервалом. Чтобы получить проекцию скважины на вертикальную плос- кость, выносятся точки /Дит. д. на ось ОХ или OY. Из про- екций этих точек на ту или другую ось (б, б' и т. д. или а, а' и т. д.) опускаются перпендикуляры, на которых откладыва- ются отрезки, равные проекциям интервалов l\, l2, h и т. д. на 7* 195
вертикальную ось OZ- Для первой точки она равна Zicos 0о—1» ДЛЯ второй Z1COS 00-1 + Z2COS 0;-2 И Т. Д. хОбработка и хранение керна осуществляются в специальных помещениях—кернохранилищах, оборудованных полками по размеру керновых ящиков. На стенках ящиков, обращенных к проходу между рядами полок, масляной краской выписы- вают название месторождения, номер скважины, пробуренный интервал и номер ящика. |В таких хранилищах на длительное время помещается керн опорных скважин, т. е. таких, которые наиболее полно характеризуют геологический разрез место- рождения и важные его особенности./Керн интервалов, прой- денных по полезному ископаемому, сохраняется полностью, даже если керн вмещающих пород сокращен по однотипным скважинам. I Сокращение керна производится после установления геоло- гического разреза, когда в достаточной степени хорошо изучены типичные породы и их взаимоотношения, фациальные переходы и контакты, разрывные нарушения и связанные с ними измене- ния пород. После отбора эталонных и музейных образцов при систематическом просмотре керна по однородным его интерва- лам отбираются на хранение образцы керна длиной 10—20 см и укладываются в керновые ящики. На кусках керна пишут номер скважины и интервал, который он должен характеризо- вать. Аналогичные данные выносят на деревянные плашки, раз- деляющие соседние куски керна. Оставшиеся образцы керна должны обеспечивать возможность составления детального раз- реза по скважине и, таким образом, представляется возмож- ность контролировать буровые колонки. | Сокращенный керн зарывают в землю. В случае, если буре- ние производится на отдаленных участках, откуда доставка керна на базу невозможна, захоронение керна производится на месте бурения. Для этого неглубокая (до 0,3—0,5 м) яма вы- стилается толем и укрепляется досками. Уложенный керн пере- крывается толем и досками и засыпается землей. Место захоро- нения керна инструментально привязывается к топооснове. О способе и месте захоронения керна составляется акт./ Ликвидация керна производится в случае, если он полно- стью утрачивает научное и производственное значение, что обычно происходит в результате проходки впоследствии горных разведочных и эксплуатационных выработок, более полно ха- рактеризующих геологическое строение объекта, чем керн сква- жин. Уничтожение керна осуществляется по решению специаль- ной экспертной комиссии. I Документация шнековых скважин. Шнековое бурение ши- роко применяется при гидрогеологических исследованиях и при изучении рыхлых отложений. Геологическая документация шне- ковых скважин производится по образцам пород: а) поступаю- щих на поверхность в результате вращения шнека при непре- рывной углубке скважины; б) закрепившихся на нижнем конце 196
шнека; в) отобранных магазинными (колонковыми) шнеками. Документация скважины ведется поинтервально. После углубки на длину шнека производится подъем снаряда, выбуренный материал отбирается и фиксируется по соответствующему ин- тервалу скважины. При непрерывной углубке шнеков, когда не производится подъемов, глубина залегания перебуренной по- роды определяется путем несложного расчета по формуле Д. Н. Башкатова l(vT — У6) где Н — глубина залегания породы, см; I — глубина скважины в момент начала выдачи породы из устья, см; ит — вертикаль- ная скорость транспортировки породы относительно шнека (определяется эмпирически), см/с; v6 — скорость бурения, см/с. Вертикальная скорость транспортировки зависит от состава пород и их физического состояния. Эта формула применима только для более или менее однородного разреза рыхлых от- ложений при постоянном числе оборотов шнека и одном и том же его диаметре. Границы различных пород в разрезе опре- деляются но изменениям режима бурения. Документация скважин бескернового бурения. Бескерновое бурение — шарошечное сплошным забоем с промывкой или про- дувкой воздухом и ударно-канатное — применяется в основном на стадиях детальной и эксплуатационной разведки, когда гео- логическое строение масторождения уже выяснено в достаточ- ной степени, чтобы не изучать керн каждой новой разведочной скважины. В таких случаях бурение сплошным забоем ведется по всему разрезу или по вмещающим породам, а рудоносные участки проходят с применением колонковых труб. К документированию бескерновых скважин допускаются до- статочно опытные специалисты, хорошо знающие геологический разрез и знакомые с условиями и режимами бурения. Бескер- новый интервал документируется по шламу и цвету буровой мути, если скважина проходится с промывкой, или по цвету пыли, выносимой воздушным потоком, при проходке скважин с продувкой. При описании шлама указываются его минераль- ный состав, размеры и формы частиц различных минералов, цвет и другие особенности. Для уточнения полевых наблюдений шлам или пыль исследуют под бинокуляром или микроскопом. Из шлама и пыли отбираются пробы на спектральный, химиче- ский и другие анализы, которые используются при составлении и уточнении разрезов по скважине и для решения частных во- просов. В последнее время в документации скважины бескерно- вого бурения все большую роль играют геофизические методы. Геофизические исследования в скважинах называются каро- тажем и заключаются в изучении физических свойств горных пород. На основе этих данных проводится уточнение вскрывае- 197
мого бурением геологического разреза и выявление залежей полезных ископаемых. Геофизические исследования при разведке выделены в спе- циальный учебный курс. Поэтому здесь кратко освещаются только некоторые методы каротажа, важные при документации скважин, и условия их применения. Каротажные измерения позволяют судить о физических свойствах горных пород в естественных условиях залегания. Благодаря этому появляется возможность заменить колонковое бурение по монотонным или хорошо изученным геологическим разрезам бурением бескерновым, т. е. менее дорогим и более производительным. В течение долгого времени основными методами изучения разреза скважины были термические измерения и электрический каротаж. В настоящее время все более широкое распростране- ние получают ядерно-физические методы как для дифференциа- ции разреза, так и для обнаружения полезного ископаемого и в ряде случаев для определения содержания полезного компо- нента. Большое значение приобретает акустический каротаж, особенно при бурении глубоких скважин на нефть и газ, где изучение электропроводности пород затруднено в связи с влия- нием высоких температур, сильной минерализацией растворов, наличием высоких концентраций углеводородов. При бурении разведочных скважин на рудных месторождениях большое зна- чение имеет магнитный каротаж. Разработана аппаратура для гравитационного каротажа, позволяющая по измерениям силы тяжести судить о плотности и пористости пород. В последнее время все шире применяются методы фотокаротажа и теле- каротажа скважин. Электрический каротаж—наиболее развитый вид геофизических исследований в скважинах. При электрическом каротаже измеряется кажущееся удельное сопротивление по- род (КС) или естественная разность потенциалов, возникаю- щая в скважине, т. е. потенциал самопроизвольной поляриза- ции (ПС). Практически все измерения в скважинах ведутся с применением постоянного тока. Для изучения кажущегося удельного сопротивления и по- тенциала поляризации в скважину опускают зонд, состоящий из трех электродов — одного питающего А и двух измеритель- ных М и N или двух питающих А и В и одного измерительного, а один питающий В или измерительный N заземляют на поверх- ности близ устья скважины так, что его можно считать беско- нечно удаленным от других электродов. Наблюдения по всему разрезу ведутся непрерывно, а результаты их фиксируются самописцем. Характер записи кривых приведен на рис. 76. Основным документом, отражающим результаты электро- каротажа, является каротажная диаграмма, на которой в при- нятом масштабе после анализа и исправлений вычерчиваются кривые КС и ПС, строго привязанные по глубине скважины. 198
Рис. 77. Диаграмма магнитного каро- тажа. 1 — диабазовые порфириты эффузивные; 2 — диабазовые порфириты интрузивные Рис. 76. Кривые электрокаро- тажа по скважине (фрагмент). Кривые КС в общем случае лучше фиксируют отдельные литологические разности пород, кривые ПС — геологические контакты. 199
Из специальных методов электрокаротажа можно отметить боковой каротаж, позволяющий более детально расчленять гео- логический разрез, и метод скользящих контактов, применяе- мый на рудных и угольных разрезах для выделения пластов с высоким сопротивлением. Метод вызванной поляризации (ВП) предназначен в основ- ном для обнаружения электропроводящих объектов, и поэтому он применяется главным образом при поисках и разведке руд- ных тел, преимущественно сульфидных руд. Изучение разрезов скважин с помощью индукционного и диэлектрического каротажа имеет особое значение для исследо- ваний нефтяных скважин, бурящихся на растворе, не проводя- щем электрический ток (например, на нефти), или для сухих рудных скважин. Магнитный каротаж основан на определении магнит- ной восприимчивости горных пород. По аналогии с электро- каротажем при магнитном каротаже получается кривая кажу- щейся магнитной восприимчивости х. Задача интерпретации кривых кажущейся магнитной .воспри- имчивости состоит в переходе к истинной ее величине и опре- делении истинных мощностей соответствующих слоев (рис. 77). Магнитный каротаж является вспомогательным методом при расчленении разрезов. Самостоятельное значение он имеет при поисках и разведке железных руд, где с его помощью произ- водится корреляция и взаимная увязка разрезов скважин с вы- делением продуктивных горизонтов. Методы ядерного каротажа разделяются на ме- тоды измерения естественного и вызванного ядерного излуче- ния. Естественная радиоактивность определяется с помощью гамма-каротажа (ГК) путем обычных измерений у-излучения, а при определенных благоприятных условиях и у + (3-излучения. В методах вызванного радиоактивного поля измеряют интен- сивность у-излучения, возникающего в породах в результате воздействия на них радиоактивного облучения. К этой группе относятся методы нейтронного гамма-каротажа (НГК), ней- трон-нейтронного каротажа (ННК), а также методы изотопов и наведенной активности (НА). ГК и НГК входят в комплекс стандартного каротажа нефтяных и газовых скважин. Основ- ным преимуществом радиоактивного каротажа является воз- можность производства измерений сквозь обсадные трубы, яв- ляющиеся непреодолимым препятствием для других видов каротажа. Гамма-каротаж состоит в измерении интенсивности есте- ственного у-излучения горных пород и применяется с целью геофизической документации геологического разреза в сква- жине по степени различной радиоактивности горных пород. Нейтронный гамма-каротаж состоит в измерении интенсивности вторичного гамма-излучения, вызванного воздей- ствием нейтронов на горные породы, и производится с целью 200
изучения водородосодержащих пластов, их пористости, а также наблюдения за техническим состоянием скважин. Нейтронный каротаж позволяет более дифференцированно, производить ли- толого-стратиграфическое расчленение разреза, выяснять неко- торые физические свойства горных пород, выявить залежи ряда полезных ископаемых. Разновидностью НГК является боковой нейтронный гамма- каротаж (БНГК), который применяется для определения пори- стости пород при изучении пластов, служащих коллекторами нефти и газа. Н е й т р о н-н е й т р о н н ы й каротаж состоит в измерении интенсивности потока тепловых и надтепловых нейтронов, про- шедших через горные породы, и применяется с теми же целями, что и НГК, но дает возможность более точного определения водорода в горных породах. Из других видов ядерного каротажа для документации буро- вых скважин можно использовать метод радиоактивных изото- пов, который применяется для определения пористых и трещи- новатых пород, а также для наблюдений за затрубной и под- земной циркуляцией вод. Особенности геологических наблюдений при бурении сква- жин на нефтяных и газовых месторождениях. Иа нефтяных и газовых месторождениях единственными поисковыми и раз- ведочными выработками являются буровые скважины, а основ- ными объектами наблюдений — признаки нефти, газа н пласто- вой воды, обвалы стенок скважины, нарушение циркуляции бу- рового раствора, установление стратиграфической приуроченно- сти продуктивных и водоносных горизонтов и их взаимных соотношений. Достаточно надежное изучение разреза скважины возможно только при комплексном использовании данных геологических, геофизических и специальных исследований и наблюдений, не- прерывно проводимых членами буровой бригады в процессе проходки скважины. Скважины подразделяются на: опорные; поисковые на но- вых площадях; поисковые на разрабатываемых площадях с целью определения нефтеносности горизонтов, залегающих ниже известных; окунтуривающие выявленные залежи и оценоч- ные для выявления остаточной нефтегазонасыщенности разра- батываемых горизонтов. При бурении названных скважин раз- личного назначения сплошной отбор керна производится всегда по продуктивным горизонтам; целиком же керн отбирается только по опорным поисковым скважинам на новых площадях. Порядок первичной обработки керна аналогичен описанному при колонковом бурении. Отличительной особенностью является предварительное визуальное определение признаков нефти и газа. Керн из нефтегазоносного пласта на свежем изломе нс смачивается каплей разбавленной соляной кислоты. Тяжелая нефть дает внешние признаки в виде темных пятен в свежем 201
изломе. Образцы же керна с легкой нефтью на свежем изломе распространяют сильный запах бензина, но не имеют видимых следов нефти. Основными геофизическими методами исследований, важ- ными для документации нефтяных и газовых скважин, явля- ются электрический каротаж и радиоактивный каротаж. К числу дополнительных методов изучения разреза нефтя- ной скважины относятся: гранулометрический анализ пород, изучение микрофауны, спорово-пыльцевой анализ, каверно- метрический анализ, газовый каротаж, люминесцентно-битуми- нологический анализ и другие, позволяющие получить данные по отдельным частям разреза, облегчающие их сопоставление друг с другом. Геохимические методы исследования скважин предназначены для выявления нефтегазоносных пластов, вскры- тых скважиной, и для определения ореолов рассеяния азота, гелия и других газов. Различают два вида скважинных измере- ний— газовый и люминисцентно-битуминологический каротаж. Эти методы позволяют выяснить содержание газообразных, жидких и твердых углеводородов в буровом растворе, шламе и керне и являются прямыми методами определения углеводо- родов нефти и газа. Температурные измерения в скважинах, производи- мые обычно одновременно с электрическим каротажем, дают информацию о тепловой энергии земных недр, о породах и структурах, определяющих и влияющих на распределение этой энергии. Для измерения температур в скважинах чаще всего при- меняются электрические термометры, реже ртутные максималь- ные термометры и ртутные термометры с фотографической регистрацией показаний. Современные электрические термо- метры на трехжильном кабеле, имеющие постоянную времени в пределах 0,5—1 с, позволяют измерять температуру в скважи- нах со скоростью подъема до 2500 м/ч. Регистрация темпера- туры ведется на приборах, используемых для записи кривых электрического каротажа. Разрезы по скважине вычерчиваются на качественной бу- маге в масштабах 1:500—1:1000. Составляются они на основе комплексных данных геологических, геофизических и специаль- ных методов исследования с вынесением результатов лабора- торных исследований и необходимых технических данных (кон- струкция скважины, глубина обсадных колонн и т. п.). СВОДНАЯ геологическая ДОКУМЕНТАЦИЯ Гдля получения представления о геологическом строении месторождения, формах тел полезного ископаемого и распре- деления его сортов для подсчетов запасов и уточнения горно- технических условий отработки месторождения или выяснения 202
гидрогеологических его особенностей составляется сводная гео- логическая документация. Основными видами сводной геологи- ческой документации являются: геологические карты, разрезы, погоризонтные планы, проекции и блок-диаграммыJ Масштабы сводной геологической документаций" колеблются в широких пределах. Геологическая карта месторождения в за- висимости от размеров объекта обычно составляется в масшта- бах 1:1 000, 1:2 000, реже (для угольных и крупных рудных месторождений) 1:5 000. Разрезы, погоризонтные планы, про- екции, как правило, представляются в том же масштабе, что и геологическая карта, хотя иногда выбирается и более крупный масштаб. В процессе составления сводной геологической документации увязываются разрозненные данные, полученные в результате геологических наблюдений в отдельных выработках и приводив- шиеся разными лицами. Сопоставление отдельных зарисовок и колонок-разрезов и сведение их в единый чертеж возможно лишь при строгом соблюдении следующих условий: 1. Все естественные обнажения, горные выработки и сква- жины должны быть привязаны к единой системе координат и вынесены на топо-маркшейдерские планы. 2. По результатам инструментальных замеров должны быть вычислены и вынесены на разрезы и планы азимутальные и зенитные отклонения скважин. 3. Все первичные геологические документы должны иметь единую легенду, одинаковый или кратный масштаб, четкую рисовку основных контактов горных пород, контуров рудных тел и разрывных нарушений, нумерацию по определенной си- стеме. Составление вертикальных геологических разрезов. Разрезы наряду с геологической картой являются основным графическим материалом, характеризующим строение месторождения. Рас- положение вертикальных разрезов определяется принятой си- стемой разведки — они совпадают с разведочными линиями. Как правило, разрезы составляются вкрест простирания основ- ных структур и тел полезных ископаемых, характеризующихся значительной изменчивостью форм и качества по падению и простиранию. В отдельных случаях применяются продольные разрезы, которые хорошо иллюстрируют, например, положение рудных тел, локализованных в замковых частях ундулирующих складчатых структур. Основой составления разрезов являются топо-маркшейдер- ские планы, на которых кроме географических ситуаций, опре- деляющих вертикальные превышения на местности (ось Z), обязательно имеется сетка координат (оси X, У). Для составле- ния разреза по разведочной линии строят профиль, используя горизонтали на плане поверхности. Выносят на плоскость раз- реза координатную сетку по X—Z или У—Z в заданном мас- штабе, строят шкалу глубины и отмечают уровни горизонтов. 203
Такие заготовки в одинаковом масштабе с обязательной разбивкой глубины на одинаковых уровнях составляются по всем разведочным линиям. Затем на линию профиля выносят устья горных выработок и скважин и определяют положение их относительно плоскости разреза. Сечения, совпадающие с плоскостью разреза, отмеча- ются сплошными линиями; сечения, не совпадающие с таковой, отмечаются пунктиром. Тщательно определяется положение буровых скважин. На том же чертеже помещается план раз- ведочной линии, где показываются азимутальные отклонения скважин. Следующим этапом построения разреза является вынесение геологической ситуации с первичных геологических документов. Из журналов документации шурфов, канав, штолен, с колонок- разрезов по скважинам на осевые линии горных выработок и скважин разреза выносят все геологические наблюдения: кон- такты пород, линии тектонических нарушений, границы тел по- лезных ископаемых, границы измененных пород, зоны милони- тизации. Если разведочные выработки находятся вне плоскости разреза, то геологические границы, зафиксированные в выработ- ках, должны быть перенесены на разрез по правилам начерта- тельной геометрии. Затем производится работа по увязке на- блюдений между соседними выработками. Для этого выявля- ются основные маркирующие элементы разреза, которыми прежде всего являются контакты горных пород, последователь- ность их чередования, тектонические нарушения, которые про- слеживаются в виде четких прямолинейных зон; измененные породы определенного состава и другие геологические признаки. При вычерчивании сводного разреза приходится пренебрегать некоторыми частными наблюдениями, выявляя основные за- кономерности геологического строения месторождения и распре- деления полезного ископаемого. Сначала проводятся основные геологические линии — контакты пород и тектонические на- рушения, затем увязываются прочие геологические элементы. Наиболее тщательно выносятся и отрисовываются залежи по- лезного ископаемого, их границы, внутреннее строение, взаимо- отношения с вмещающими породами и тектоническими наруше- ниями. Проведение геологических границ, контактов и разрыв- ных нарушений производится по методу интерполяции, т. е. исходя из предположения, что ситуация от одного частного сечения до другого не изменяется и имеет определенную оче- видную тенденцию к изменению, которую мы видим и можем учесть. Так составляется черновой вариант разреза, который коррелируется с соседними разрезами, с погоризонтными пла- нами и с картой поверхности. В процессе составления сводной документации приходится неоднократно возвращаться к проверке данных первичной доку- ментации. В некоторых случаях требуются проведение дополни- тельных наблюдений и передокументация отдельных разведоч- 204
ных выработок, а иногда многих горных выработок и керна буровых скважин. Неоднозначная увязка данных первичной геоло- гической документации возникает из неверных представлений о геологи- ческом строении место- рождения или его части и обычно является следст- вием недостаточной изу- ченности объекта. На рис. 78 приведен пример разреза рудных тел на разных стадиях разведки одного из полиметалличе- ских месторождений Руд- ного Алтая. Неправиль- ное оконтуривание и ри- совка рудных тел могут иметь место при ошибках, связанных с техникой от- бора и обработки проб, с неправильным определе- нием размеров и элемен- тов залегания тел полез- ных ископаемых. Необходимо помнить, что при изображении эле- ментов геологической ЕЗ' И’ ЕЗ4 Рис. 78. Геологические разрезы полиме- таллического месторождения по данным разведки (а) и отработки (б). 1 — турфогенно-осадочные породы; 2 — серици- товые н кварц-серицитовые сланцы, микроквар- циты; 3 — рудные тела; 4 — разведочная сква- жина и ее номер структуры (границы слоев, рудных тел и тектонические нару- шения) линии должны проводиться плавно, что правильнее от- ражает природу геологических тел. Составление погоризонтных планов. Подготовительные ра- боты заключаются в вынесении всех горных выработок и сква- жин подземного бурения, расположенных на данном горизонте. Обычно эта работа осуществляется маркшейдерской службой. Привязка следов пересечений скважин, бурящихся с поверхно- сти, с плоскостью горизонта, по которому предполагается по- строить геологический план, производится по координатной сетке, которая проектируется с поверхности на плоскость гори- зонта. На эту сетку наносятся горизонтальные проекции осей буровых скважин, построенные с учетом азимутальных и зенит- ных отклонений. Затем с журналов первичной геологической документации на осевые линии горных выработок и скважин выносятся все гео- логические наблюдения. При вынесении геологических данных по горным выработкам необходимо учитывать применяемые 205
системы разведки и тип выработки. В случае прямой развертки проекция кровли на почву выработки получается с помощью вспомогательного чертежа — копирования зеркального отраже- ния на кальку на светостоле. При применении зеркальной и комбинированной разверток производится прямое копирование зарисовки кровли. Вынесение геологических данных по кровле горизонтальных выработок должно производиться с учетом наблюдений и зарисовок по стенкам выработки. Особенно это касается пологих разрывных нарушений и геологических кон- тактов, имеющих небольшие углы падения. На погоризонтном плане обязательно указываются элементы их залегания. Во избежание перегрузки плана однотипные замеры не следует часто повторять. Если при первичной документации применялась развертка и зарисовывалась какая-либо одна стенка выработки, вынесе- ние геологических наблюдений производится по нижней границе стенки, т. е. по границе ее с почвой выработки, а простирание тектонических нарушений и геологических контактов определя- ется по элементам залегания. По штрекам, когда зарисовывался только забой выработки, на погоризонтном плане точно определяются места этих забоев и по нижней границе или по средней линии каждого забоя вы- носятся контакты рудных тел и тектонические нарушения. За- тем увязываются геологические наблюдения по соседним сече- ниям и по всей выработке. По скважинам геологические данные выносятся с колонок- разрезов с учетом измеренных отклонений скважин. После перенесения из журналов первичной геологической документации всех данных по горным выработкам и скважинам на погоризонтный план проектируются соответствующие кон- туры и тектонические линии, прослеженные на поверхности или на более высоких горизонтах. Геологические границы, тектони- ческие нарушения и контуры тел полезных ископаемых по своим элементам залегания проектируются на нижний горизонт как возможное их продолжение. Например, на рис. 79 граница глинистых и грубообломочных отложений и крупные секущие разрывные нарушения определены по их положению и элемен- там залегания, замеренным на поверхности. Увязка геологических наблюдений производится сначала по соседним выработкам, а затем и по всему горизонту методом интерполяции. Прежде всего увязываются границы пород, ли- нии разрывных нарушений и основные маркирующие элементы: горизонты определенного литологического состава, зоны гидро- термально измененных пород и т. д. Для наглядного изображения геологической структуры объ- екта, породы принято обозначать штриховкой, ориентированной по направлению их простирания. Хорошей иллюстрацией этого положения является погоризонтный план, приведенный на рис. 57, на котором с помощью структурных линий отчетливо 206
I Рис. 79. Геологический план горизонта штольни 1 месторождения Ляпганай. 1 — песчаники; 2 — мелкогалечные конгломераты; 3 — алевролиты и песчаники; 4 — глинистые сланцы; 5 — рудное тело; 6 — зоиа доломитизации; 7 — разрывные наруше- ния, установленные н предполагаемые; 8 — элементы залегания пород; 9 — элементы залегания разрывных нарушений; 10 — устье штольни; //—контуры горных вырабо- ток; 12 — устья подземных скважин и их номера отображено несогласное залегание известняков и сланцев и строение сланцевой толщи, например наличие синклинальной складки в северной части. Составление погоризонтных планов должно вестись систе- матически по мере проходки горных выработок и скважин. При получении новых наблюдений планы уточняются и исправля- ются. Готовый геологический план представляет собой свод- 207
ный документ, в котором достаточно обоснованно и надежно увязаны геологические наблюдения по отдельным выработкам и скважинам. Составление погоризонтных планов и взаимная их увязка получили название «подземное геологическое карти- рование». Составление разведочных проекций. Основным объектом ис- следования при разведочных работах являются тела полезных ископаемых. Для иллюстрации их строения и качества полез- ного ископаемого в разведке широко применяются проекции этих тел на вертикальные, наклонные или горизонтальные пло- скости. При составлении проекции прежде всего определяется про- странственное положение плоскости проекции, которое зависит от того, какой признак необходимо выделить, чтобы подчерк- нуть ту или иную особенность тела полезного ископаемого, и от положения горных выработок и скважин, пересекающих дан- ное тело. Наиболее общие рекомендации сводятся к следую- щему: тела полезных ископаемых, залегающие полого, обычно проектируются на горизонтальную плоскость. Для крутопадаю- щих рудных тел составляются проекции на вертикальную пло- скость. Для наклонно залегающих тел нередко применяются проекции на наклонные плоскости, параллельные залеганию тела. Такая проекция дает возможность получить представление об истинных размерах тела. На проекциях чаще всего изображается внешний контур за- лежей и отмечаются места разведочных пересечений, вблизи которых выписываются значения мощностей и качества полез- ного ископаемого. В случае необходимости прибегают к по- строению по правилам топографии изолиний мощностей, со- держаний и других величин. Пример проекции, на которой изо- бражены изолинии мощности тела, проведенные на основании замера мощностей в точках пересечения рудной зоны, приведен на рис. 80. Проекциями тел полезных ископаемых широко поль- зуются при подсчете запасов полезных ископаемых. Для самоконтроля правильности составления сводной гео- логической документации необходимо сравнивать карты, планы Рис. 80. Проекция изолиний мощности на осевую плоскость рудного тела. 1 — точка пересечения рудной зоны разведочной скважиной; 2 — железная шляпа и сыпучка. Горизонтальная мощность медного колчедана, м: 3 — до 10; 4 — от 10 до 20; 5 —' от 20 до 30; 6 — от 30 до 40; 7 — от 40 до 50; 8 — от 50 до 60; 9 — бо- лее 60 208
Рис. 81. Изометрическая блок-диаграмма с боковым вырезом. и разрезы по линиям пересечения различных плоскостей с целью проверки взаимной увязки геологических элементов, изображенных на них. Из других сводных геологических материалов в практике иногда используются блок-диграммы. Их построение диктуется стремлением получить наиболее наглядное изображение формы и пространственного положения сложных рудных тел. Блок- диаграммы строятся при наличии значительного количества горных выработок и скважин и достаточно надежной изучен- ности месторождения обычно на основании тщательно состав- ленных и взаимоувязанных вертикальных разрезов и погори- зонтных планов (рис. 81). Построение блок-диаграмм выполня- ется по правилам начертательной геометрии с изображением в различных видах проекций (перспективной, аксонометриче- ской и др.). Большое значение в разведочном деле имеет построение мо- делей месторождений. Они обладают по сравнению с обычными графическими геологическими материалами тем преимуществом, что дают возможность видеть объект в трех измерениях непо- средственно в пространстве. Современные модели месторожде- ний или отдельных тел полезного ископаемого изготавливаются из прозрачного материала и конструируются разборными. Это позволяет оперативно переносить на модель всю текущую гео- логическую документацию. Модели используются для прогнози- рования перспектив месторождения и для направления разве- дочных работ на данном объекте. Кроме того, модели могут эффективно служить для разного рода экспериментов, связан- ных с решением морфологических задач и вопросов методики разведки месторождений полезных ископаемых. 209
Глава 5 ОПРОБОВАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Опробование месторождений полезных ископаемых или минеральных проявлений есть составная часть процесса поисков и разведки всех видов полезных ископаемых. Опробованием на- зываются работы, проводимые с целью определения качества полезного ископаемого. Опробование выступает как основной метод разведки всякого месторождения и сопровождает отра- ботку его до конца. Виды опробования по своему назначению могут быть раз- личны в зависимости от стадии геологоразведочного процесса или от задач, решаемых при отработке месторождения. В пе- риод геологической съемки и поисков отбираются пробы от минеральных скоплений главным образом с целью выяснения их минерального и химического состава. Результаты опробова- ния наряду с данными геохимических, геофизических, страти- графических, структурно-геологических и других исследований принимаются во внимание при оценке перспектив минеральных ресурсов в исследуемом регионе. В этот период число отбирае- мых проб невелико, невелики их размеры и масса. Нередко при поисках достаточно ограничиться взятием нескольких кусков — «штуфов» обнаруженных руд или несколькими порциями воды из источников и т. п. Здесь не рассматривается массовое опро- бование, составляющее содержание некоторых поисковых мето- дов, описанных в гл. 2 (шлиховое, геохимическое и др.), когда пробы берутся не только от минеральных скоплений, образую- щих месторождение или рудопроявление, но всюду на площади поисково-съемочных работ и по большей части далеко за пре- делами минеральных скоплений. В настоящей главе рассматри- вается только опробование полезного ископаемого с целью определения его качества. При разведке месторождения пробы берутся для решения различных задач, связанных с выяснением качества полезного ископаемого, и, кроме того, бывают необходимы пробы для определения некоторых физических свойств полезного ископае- мого и вмещающих горных пород, специальные гидрогеологиче- ские пробы и др. Все они существенно отличны друг от друга по своим размерам, массе, способам обработки и испытаний. Среди разведочных проб важнейшими являются следующие. Пробы для химического анализа полезного ископаемого, при помощи которых выясняются содержания полезных компонентов, дают возможность подсчитать их за- пасы на месторождении. Химический анализ проб позволяет 210
разделять запасы полезных ископаемых на сорта в зависимо- сти от содержаний полезных компонентов и вредных примесей. Пробы для определения физико-механиче- ских свойств обосновывают пригодность некоторых видов минерального сырья для использования в промышленности и для разделения его на сорта (асбест, слюда, оптические мине- ралы, драгоценные камни и др.). Пробы для технологических испытаний по- лезного ископаемого отбираются для выяснения свойств минерального сырья, важных при решении вопросов перера- ботки или прямого использования этого сырья. Важнейшие технологические свойства металлических руд заключаются в их обогатимости или возможностях непосредственной метал- лургической переработки. Свойства нерудных ископаемых, та- ких, как слюда или асбест, в отношении технологии их перера- ботки выражаются способностью давать кристаллические во- локна и пластины того или иного сорта. Технологические свойства углей выражаются рядом показателей — теплотвор- ной способностью, зольностью, содержанием летучих и т. п. Пробы для минералогических исследований, отбираемые преимущественно на россыпных месторождениях, имеют своей целью получение шлихов для определения содер- жаний драгоценных и редких металлов или минералов. Кроме шлиховых проб минералогическому анализу подвергаются и другие пробы, в частности отобранные для технологических испытаний. В процессе отработки месторождения производится система- тическое опробование в эксплуатационных блоках с целью уточ- нения качества полезного ископаемого, подготовленного к от- работке, и с целью контроля за полнотой выемки ископаемого из недр. В период отработки производится подсчет запасов по- лезного ископаемого по эксплуатационным участкам и их ча- стям, поэтому необходимыми являются пробы для химического или минералогического (шлихового) анализов, определяющих содержание полезных компонентов в рудах или песках. Эти же пробы обычно служат и контролем за полнотой выемки полез- ного ископаемого. Технологические свойства полезного ископае- мого изучаются на отдельных малых участках при отработке месторождения, для чего отбираются пробы на технологиче- ские испытания. Кроме того, при отработке месторождения берутся пробы, предназначаемые для других целей, а именно: а) для учета потерь и разубоживания добываемого полез- ного ископаемого, кроме тех проб, которые отбираются в целике для подсчета запасов в эксплуатационном блоке (участке), берутся еще и из добытого минерального сырья, а в некоторых случаях и из вмещающих горных пород (все они служат задаче составления возможно более точного баланса подсчитанных за- пасов и запасов, погашенных по каждому эксплуатационному блоку или участку); 211
б) для определения содержаний ценных компонентов в от- валах, на основании которых решаются вопросы улучшения от- работки и переработки полезного ископаемого, а в случае значительного накопления ценных компонентов в отвалах — об их использовании в промышленности; в) для определения качества и сорта минерального сырья, отправляемого горным предприятием потребителю. В зависимости от назначения пробы отбираются разнообраз- ными способами: при помощи несложных инструментов, при- способлений и реже специальными механическими пробоотбор- никами. Процесс опробования твердых полезных ископаемых в об- щем случае разделяется на три основных этапа: 1) отбор пробы от естественного или искусственного обнажения или из массы добытого полезного ископаемого; 2) обработка материала пробы с целью его подготовки для испытаний; 3) испытание пробы (анализ, измерения, комплексные исследования). Испытания проб полезных ископаемых многообразны и за- висят от требований, предъявляемых промышленностью или другими потребителями к минеральному сырью. Они выходят за пределы функций геолога и рассматриваются в специальных курсах — аналитической химии, прикладной физике, технологии производства продуктов и изделий из минерального сырья и др. Минералогические и петрографические исследования в некото- рых случаях выполняются собственно геологом-разведчиком или под непосредственным его руководством. Поэтому здесь даются только весьма краткие сведения о характере испытаний проб по важнейшим видам полезных ископаемых, но методики анализов и других испытаний не приводятся. Кроме способов взятия проб и приемов их обработки да- ются краткие сведения о некоторых новых способах изучения качества полезного ископаемого на месте его залегания, без отбора материала пробы. К ним относятся геофизические ме- тоды (магнитометрия, радиометрия, люминесценция) и некото- рые статистические приемы с использованием минералогических аналогий или корреляционных связей компонентов полезного ископаемого. ОТБОР ПРОБ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Все применяемые способы взятия проб делятся на три группы: точечные, линейные и объемные. К первой группе при- надлежат штуфной, точечный и способ вычерпывания. Вторая группа представлена бороздовым и шпуровым способами в гор- ных выработках и в нее входят все способы опробования керна и шлама скважин, буримых сплошным забоем. К третьей группе относятся задирковый и валовой способы. Указанные способы различны по своей трудоемкости и пред- ставительности получаемых проб. Легче выполнимы способы 212
первой группы и наиболее трудоемки — третьей. Среди них наи- более представительны единичные пробы-третьей группы — валовые или задирковые, наименее представительны единичные штуфные пробы, так как представительность пробы при прочих равных условиях зависит от ее величины. В каждом конкретном случае разведки целесообразен тот способ, который позволяет получить достаточно надежные сведения о качестве полезного- ископаемого при наименьших трудовых и денежных затратах. Способы отбора проб в горных выработках и по естествен- ным обнажениям отличаются большим разнообразием вслед- ствие различия природных свойств объектов опробования, из- менчивости качества полезного ископаемого, а также ввиду различной ориентировки горных разведочных выработок или плоскостей естественных обнажений в отношении элементов за- легания тел полезных ископаемых. На выбор способа опробова- ния влияет и технология проходки горной выработки, благо- препятствующая или затрудняющая отбор проб. Ниже описаныv типичные способы отбора проб в горных выработках и по есте- ственным обнажениям, применяемые при разведке месторожде- ний полезных ископаемых. Штуфной способ состоит в отбойке отдельных кусков (штуфов) полезного ископаемого из целика или в отборе ку- сков массы минерального сырья, отбитого при проведении вы- работки. Штуфы выбираются с таким расчетом, чтобы каждый из них характеризовал разновидность полезного ископаемого. В зависимости от условий опробования и вида полезного иско- паемого масса отдельного штуфа бывает от 0,2 до 2 кг. Штуфные пробы используются главным образом для изуче- ния минерального состава, структур, текстур руд и для опре- деления физических свойств минерального сырья (объемной массы, пористости, технических свойств минералов и т. п.). Реже штуфные пробы подвергаются химическому анализу, хотя при равномерном распределении полезных компонентов в руде или в случае довольно однородного нерудного ископаемого- (углей, некоторых строительных материалов) по штуфным про- бам можно определить качество таких ископаемых для подсчета запасов. При поисках и поисково-оценочных работах возможен отбор штуфов для химического и минералогического исследований с целью весьма ориентировочного представления об элементар- ном составе полезного ископаемого. Однако подсчитывать за- пасы по данным единичных штуфных проб, даже по катего- рии Сг, было бы неправильным. Точечный способ заключается в том, что на некоторой плоскости обнажения тела полезного ископаемого на его есте- ственном выходе или в подземной горной выработке (по забою или по стенке) размечается частая сетка, квадратная или ромбическая и в узлах этой сетки или в середине ее ячеек от- биваются кусочки полезного ископаемого приблизительно оди- 213
Рис. 82. Схемы отбора проб точечным способом в забое (а, б) и горсте- вым способом (в) из навала отбитой руды. наковой величины. Сумма этих кусочков (частичных проб) со- ставляет одну начальную пробу, характеризующую все опробо- ванное сечение тела полезного ископаемого (рис. 82, а, б). Представительность точечной пробы зависит от числа отби- тых кусочков и их размеров. Чем неравномернее распределение полезных компонентов в руде, тем больше требуется частичных проб и масса их должна быть большей. Разными исследовате- лями рекомендуется отбирать: для руд равномерных — от 10 до 16 кусочков массой от 30 до 200 г; для неравномерных по со- держанию полезных ископаемых — 20—30 кусочков от 50 до 500 г; при весьма неравномерном распределении полезных ком- понентов отбирается от 40 до 50 кусочков (иногда до 100) при массе частичных проб от 500 г до 1 кг. Таким образом, общая масса начальной пробы может быть более 50 кг. ; Точечный способ целесообразно применять для опробования мощных тел полезного ископаемого. > Благоприятными тексту- рами руд для применения этого способа являются массивные и вкрапленные, тонкополосчатые и пятнистые с незакономерным распределением минеральных агрегатов. Он выгоден при креп- ком и очень крепком полезном ископаемом ввиду сравнительной легкости отбивания отдельных кусочков и предпочтителен для руд более равномерных по качеству. Для механической отбойки точечных проб применим пробо- отборник СГИ-3, сконструированный на основе пневматического перфоратора со специальным наконечником. Горстевой способ (или способ вычерчивания) явля- ется универсальным для опробования рыхлых масс минераль- ного сырья — отбитой руды, песков из россыпей, отвалов и дру- гих подобных минеральных скоплений. По своей идее он подо- бен точечному способу, описанному выше, и представляет собой разновидность первого для рыхлых масс. Горстевой способ заключается в отборе частичных проб, из которых составляется начальная проба, из навала минераль- ного сырья по сетке. Для удобства отбора частичных проб по навалу раскидывается сетка и в зависимости от требуемого числа частичных проб (горстей) последние вычерчиваются из 214
ячеек сетки: из каждой ячейки, или через одну, две ячейки и т. д. (см. рис. 82, в). Число частичных проб и их массы должны быть примерно такими же, какие рекомендованы для точечного способа. Од- нако, учитывая крайнюю легкость взятия проб от рыхлого, материала, их массы могут быть ближе к верхнему пределу — для равномерных руд 100—200 г, для неравномерных 400— 500 г, для весьма неравномерных около 1 кг. Отбор проб следует производить каким-либо мерным сосу- дом— совком, черпаком, обрезком трубы — так, чтобы отдель- ные порции материала были равновелики. При отборе частич- ных проб необходимо обращать внимание на соотношение между крупным материалом и мелочью, поступающими в пробу, и стараться, чтобы это соотношение соответствовало тому, ко- торое имеет место в опробуемом навале. В противном случае преобладание крупных частиц или мелочи в пробах может при- вести к систематической ошибке опробования, так как благо- даря избирательному выкрашиванию полезных минералов или сопутствующих им минеральных агрегатов мелочь может ока- заться значительно более богатой или менее богатой полез- ными компонентами. При крупных кусках в опробуемом навале в частичную пробу отбиваются от них малые кусочки, которые вместе с мелочью включаются в частичные пробы. Главное преимущество горстевого способа опробования со- стоит в его высокой производительности. Кроме того, он удо- бен при проходке горных выработок, так как не требует выделе- ния времени в проходческом цикле и не задерживает операций бурения после отпалки и проветривания в забое. Горстевое опробование при разведке применимо на место- рождениях, обладающих крупными телами полезного ископае- мого с мощностями, превосходящими габариты разведочных выработок. Если же тела маломощны, то отбитая минеральная масса загрязняется вмещающими породами и результаты опро- бования горстевым способом дают представление об этой разубоженной массе, но не о качестве полезного ископаемого1 в целике. Бороздовым способ наиболее распространен в разве- дочной практике. Он заключается в отборе материала пробы от борозды, располагаемой поперек тела полезного ископаемого по1 соответствующему естественному или искусственному попереч- ному обнажению тела. Линия борозды ориентируется в направ- лении наибольшей изменчивости качества полезного ископае- мого или близко к этому направлению, что делает пробу наибо- лее представительной. Обычно борозда находится на линии измеряемой мощности тела полезного ископаемого и, следова- тельно, измерения длины проб и мощностей тела осуществля- ются в едином акте, что упрощает дальнейшие расчеты при определении средних содержаний полезных компонентов и за- пасов полезного ископаемого. 215
Рис. 84. Расположение секций проб- ной борозды по стенке орта, пере- секающего мощное рудное тело. Рис. 83. Расположение пробной бо- розды (1) по забою штрека в зави- симости от залегания тела полез- ного ископаемого. Расположение пробных борозд в подземных горных вы- работках, как правило, целесообразно вертикальное или гори- зонтальное, соответствующее вертикальным или горизонталь- ным разведочным сечениям объекта разведки. При крутом паде- нии тела полезного ископаемого пробы следует располагать горизонтально, а при пологом — вертикально. Ввиду этого обычным является следующее расположение пробных борозд в подземных горных выработках: 1. По забою штрека (штольни) в зависимости от элементов залегания тела полезного ископаемого проба отбирается гори- зонтальной или вертикальной бороздой (рис. 83), при этом для удобства работы борозду следует располагать на высоте 1,2— 1,4 м от почвы выработки. Если тело отличается крайней не- равномерностью мощности и содержания полезного компонента, бывает целесообразно отобрать две или три параллельные борозды, объединив их затем в одну забойную пробу. 2. По стенкам секущих горизонтальных выработок (квер- шлагов, ортов, поперечных штолен) борозды отбираются непре- рывной цепочкой от лежачего до висячего бока обнаженной залежи (рис. 84), эти пробы вместе с забойными образуют в ряде случаев непрерывные разведочные пересечения. 3. По стенкам штреков (штолен), в которых обнажаются пологие тела полезного ископаемого, возможно отбирать пробы вертикальные, если по каким-либо причинам не опробовались забои в процессе продвижения горной выработки или когда не- обходимо выполнить повторное опробование в пройденной вы- работке. 4. По кровле горизонтальной разведочной выработки, прой- денной по простиранию крутопадающего тела, можно брать горизонтальные бороздовые пробы, если не были опробованы забои при проходке выработки или при необходимости повтор- ного опробования в ней. 5. По стенкам вертикальных разведочных выработок, пере- секающих тела полезных ископаемых (шурфы, дудки, шахты), обычно берутся вертикальные борозды по одной или двум про- тивоположным сторонам выработки (рис. 85), объединяемые за- тем в одну начальную пробу. 216
Рис. 85. Расположение бо- роздовых проб по стенке шурфа при разведке рос- сыпи. /—4 — номера проб Рис. 86. Расположение бо- розд по стенке восстаю- щего, пройденного по кру- топадающей рудной жиле.. Восточная стенка Рис. 87. Зарисовка разведочной канавы на Курганском полиметаллическом месторождении. I — почвенно-растительный слой; 2 — делювий; 3 — известняк; 4 — оруденелый извест- няк; 5 — сланцы; 6 — окисленные руды; 7 — место взятия образца и его номер; 8 — пробная борозда и ее номер Рис. 88. Секционное опро- бование залежи никель-ко- бальтовых руд. 1 — песчаники; 2 — полимннс- ральные скарны; 3 —сплошные сульфидные руды; 4 — брекчи- роваиные руды; 5 — карбонат- ная порода с прожилками и вкраплениями сульфидов. I—I11 — номера секций 217
6. По стенкам разведочных выработок (восстающих, гезен- ков, уклонов), проходимых, как правило, по падению или вос- станию крутопадающих залежей, бороздовые пробы отбира- ются горизонтально поперек залежи по стенкам выработки (рис. 86) и только в случае пологого падения тела по стенкам уклонов располагаются вертикальные борозды, отвечающие ориентировке разведочных пересечений пологой залежи в дру- гих ее частях. Опробование канав бороздовым способом чаще проводится по их дну, где пробные борозды ориентируются поперек вскры- ваемой залежи полезного ископаемого (рис. 87). Реже, когда канава углубляется значительно и выходы рудных тел обнажа- ются по стенкам канавы, опробование проводится по этим стенкам. Перед опробованием дно канавы необходимо тща- тельно вычистить, для чего после выемки посторонней мелочи со дна канавы необходимо его подмести и, если возможно, смыть водой. Естественные обнажения на выходах тела полезного иско- паемого опробуются бороздовым способом подобно тому, как это делается по дну или стенке канавы. Если тело полезного ископаемого имеет полосчатое строение, обусловленное чередованием различных по составу слоев или обособленным положением разных типов руд в висячем и лежа- чем боках, залежи, то бороздовая проба расчленяется на сек- ции, из которых приготавливаются отдельные пробы (рис. 88). Секционное бороздовое опробование возможно во всех описан- ных выше случаях расположения пробных борозд в горных вы- работках и естественных обнажениях. Кроме того, оно произво- дится при пересечении горной выработкой мощной залежи, не- однородной по содержанию полезных компонентов в разных ее частях (см. рис. 86). В таких случаях устанавливается некоторая средняя длина секций исходя из особенностей распределения полезных компонентов в пределах залежи с таким расчетом, чтобы обогащенные участки или блоки пустых пород внутри за- лежи могли быть выявлены при опробовании. Секционное опро- бование применяется также при нечетких контактах залежи с вмещающими породами, когда, например, вкрапленные руды постепенно переходят в пустые породы. Здесь короткими сек- циями определяются границы между промышленной рудой и минерализованной непромышленной боковой породой. Длина борозды определяется мощностью опробуемого тела полезного ископаемого или его части, подлежащей опробова- нию отдельной секцией. В практике длины бороздовых проб со- ставляют от 0,2 до 2 м, реже до 3—5 м. Наиболее длинные бо- розды применяются при опробовании весьма мощных и одно- родных залежей. Распространены прямоугольные сечения пробной борозды. Иногда применяются треугольные в поперечном сечении боро- зды. На некоторых месторождениях отбойка материала прово- 218
Таблица 21 Поперечные сечения борозд Распределение компонентов Размеры поперечных сечений борозд (см) при мощности залежи (м) более 2,5 от 2,5 до 0,5 менее 0,5 Весьма равномерное и равномерное 2X5 2X6 2Х 10 Неравномерное 2,5X8 2,5X9 2,5Х 10 Весьма неравномерное 3X8 ЗХ 10 5Х 12 дится без соблюдения правильного сечения борозды. Эта, так называемая пунктирная борозда образуется из серии кусочков руды, отбиваемых по прямой линии с перерывами. Опыты на месторождениях с относительно равномерными по> содержанию рудами в ряде случаев показали близкую сходи- мость результатов опробования при помощи борозд разного по- перечного сечения. В то же время производительность труда на отборе борозд прямоугольного сечения наиболее низкая, она несколько выше при опробовании треугольной бороздой. По- этому там, где это возможно, следует применять при ручной отбойке менее трудоемкие пробные борозды. В практике бороздового опробования размеры поперечного сечения борозд выбираются в зависимости от степени изменчи- вости качества полезного ископаемого, крупности скоплений полезных минералов, крепости полезного ископаемого и мощно- сти залежей. Для борозд прямоугольного сечения наиболее употребительные размеры приведены в табл. 21. Эти сечения рекомендуются при опробовании крепких и средней крепости полезных ископаемых. При опробовании объ- ектов малой крепости поперечные сечения борозд могут быть увеличены до 5X10 см при равномерном распределении полез- ных минералов и до 10X20 см при весьма неравномерном. Отбойка борозды прямоугольного сечения слагается из двух операций, схематически изображенных на рис. 89. Вначале делаются верхний и нижний врубы, ограничивающие борозду по ширине и определяющие ее глубину. Затем производится от- бойка средней части борозды. При опробовании объектов малой крепости вместо врубов достаточно прочертить острым инстру- "ментом надрезы. Для ручной отбойки борозды необходим молоток массой около 2 кг и зубила, изготовляемые из буровой стали, длиной 20—25 см (5—10 штук в комплекте). Для отбора проб по креп- ким породам зубила армируются пластинками победита. Перед взятием пробы должна быть проведена зачистка за- боя или стенки, выравнивание значительных выступов в месте намечаемой борозды; в некоторых случаях следует обмыть 219
Рис. 89. Стадии и приемы ручной отбойки бороздовой пробы. водой или обдуть сжатым возду- хом поверхность, на которой наме- чается взятие пробы. Для сбора материала пробы обычно применя- ют брезент размером 2X3 или 2Х Х4 м, который расстилают на почве выработки или подвешивают у места отбойки пробы. Для отбора бороздовых проб в крепких породах применим про- боотборник ЦНИГРИ (ИП-6401), которым делается на обнажении два параллельных вреза с по- мощью дисков, армированных ал- мазной крошкой. Глубина вреза до 50 мм при ширине такой пробной борозды от 20 до 50 мм. За час возможно нарезать 4—8 м борозд. Скалывание материала между дву- мя врезами для пробы произво- дится зубилом вручную или каким-нибудь механическим удар- ным инструментом. Размещение бороздовых проб в пределах изучаемого уча- стка должно производиться по единой системе: на одной вы- соте, по однотипным стенкам рассечек (ортов), через равные интервалы при опробовании кровли штолен, штреков и в вос- стающих. Шпуров ый способ состоит в том, что в процессе буре- ния шпуров в подземной горной выработке отбирается измель- ченный материал из шпуров, который и образует пробу для последующих анализов. Достоинства этого способа заключа- ются в том, что проба отбирается обычно попутно с бурением шпуров для проходки выработки и не требуется специальных значительных затрат на ее отбор и, кроме того, материал пробы настолько измельчен, что дальнейшая ее обработка при подготовке к анализам существенно облегчается. Однако этот способ применим только для отбора проб на химический анализ и поэтому может быть использован не на всяком месторожде- нии. В забоях штреков и штолен, идущих по простиранию тела полезного ископаемого, шпуровое опробование возможно лишь при значительных мощностях рудных тел, а также при относи- тельно однородном распределении полезных компонентов в руд- ном теле. При полосчатом строении залежи может быть боль- шая ошибка в определении качества полезного ископаемого в зависимости от того, на какие прослои попадут шпуры. По- этому при шпуровом опробовании в забоях штреков (штолен) следует располагать проходческие шпуры по возможности под углом к полосчатости или слоистости залежи полезного иско- паемого. 220
Рис. 90. Схема отбора проб из шпуров: а — при опробовании залежи большой мощности; б — при опробовании параллельных тел полезных ископаемых — Рис. 91. Установка для пневматического сбора буровой пыли из шпуров. / — трубопровод со сжатым воздухом; 2 — перфора- тор иа распорной колонке; 3 — шламоприемиая труба; 4 — пылеулавливатель Наиболее эффективно применение шпурового опробования при пересечении залежей полезного ископаемого ортами, квер- шлагами и другими подобными выработками, когда шпуры ориентируются по линии максимальной изменчивости в распре- делении содержаний полезных компонентов. Кроме шпуров, буримых для проходки выработки, для опро- бования могут использоваться специальные шпуры, как, напри- мер, при оконтуривании рудного тела, выходящего за пределы разведочной выработки (рис. 90). Шпуровая проба обычно составляется из серии шпуров, характеризующих интервал уходки горной выработки или не- который участок на стенке выработки. Поэтому измельченный материал серии шпуров собирается в один сосуд. При бурении с промывкой сбор материала производится в отстойник, куда он поступает из шпура по шлангу вместе с промывочной жидко- стью. Для сбора шлама около устья шпура производится за- бурка отвода, в который вставляется патрубок со шлангом. Из отстойников шлам поступает в песчаную баню для просушки и затем на подготовку к лабораторному анализу. При бурении с продувкой шпуров сбор пыли производится пылеулавливате- лем (рис. 91). При отсутствии пылеулавливателя возможен сбор бурового шлама из шпуров специальной ложкой, а также в мешочек, прикрепляемый к устью шпура, или на широкий брезент, под- стилаемый у шпура. Но эти примитивные способы сбора по- зволяют отбирать лишь 40—50 % измельченного в шпуре мате- риала. Бурение шпуров вкрест простирания залежи с целью ее оконтуривания по данным опробования производится секци- 221
онно. Длина секций зависит прежде всего от мощности опро- буемой залежи: чем мощнее залежь, тем большей может быть секция, но обычно она находится в пределах 1—2 м. Если гра- ница рудного тела с вмещающими породами не может быть определена при бурении шпура по цвету шлама или стуку бура, то длины секций в зоне ожидаемого контакта этого тела умень- шаются до 0,5 м. Шпуровое опробование неприменимо для оконтуривания тел малой мощности — рудных жил, параллель- ных прослоев полезного ископаемого и т. п. В этих случаях возможны сильные искажения в определении их контактов по данным шпурового опробования. Задирковый способ представляет собой отбойку (за- дирку) ровного слоя полезного ископаемого по всей обнажен- ной части тела в горной выработке или в естественном обнаже- нии. Обычно задирковая проба берется со всего забоя выра- ботки или со стенки, где выработка пересекла залежь; в кровле или почве выработки задирковым способом пробы берутся в исключительных случаях. Только в канавах опро- буется по необходимости тело полезного ископаемого, обнажен- ное в дне. В горных выработках, пройденных по простиранию тела полезного ископаемого (штреках, штольнях, траншеях при большой длине пласта или жилы) задирковые пробы целесо- образно отбирать через некоторые промежутки. Размеры зади- рок и промежутков между ними будут зависеть от особенностей строения объекта и задач опробования. Основным условием задиркового опробования является со- блюдение при отбойке материала пробы одинаковой глубины задирки на всей ее площади. Если это условие не соблюдается, то результаты такого опробования могут не отражать действи- тельного качества полезного ископаемого в целике: если в пробу будут попадать в большем количестве рудные минералы вслед- ствие своей хрупкости, то результаты определения содержания полезного компонента будут завышены; если же проба ока- жется засорена жильными минералами, то анализы покажут более низкое содержание металлов, чем в действительности. Чтобы достичь правильной отбойки материала в задирковую пробу, необходимо предварительно подготовить поверхность обнажения, на которой намечено взять пробу: она должна быть тщательно выровнена и очищена от посторонних частиц. Для выравнивания поверхности могут применяться горнопроходче- ские инструменты, геологический и пробный молотки. Поверх- ность перед взятием пробы может очищаться жесткими щет- ками, вениками, продуваться сжатым воздухом и обмываться водой. В крепких полезных ископаемых глубина задиркового слоя составляет в среднем 5—10 см, по более мягким — задирка углубляется до 15—20 см. В зависимости от величины опробуе- мой площади объем тела полезного ископаемого, отбираемый 222
в пробу, бывает большим или меньшим, но всегда довольно значителен и превосходит в несколько раз объемы бороздовых или точечных проб. Соответственно и масса задирковых проб составляет обычно десятки и сотни килограммов. Ввиду этого отбойка, упаковка и транспортировка материала задирковой пробы довольно трудоемки. Применение задирковшду способа целесообразно лишь в тех случаях, когда более простые и менее трудоемкие способы не обеспечивают надежного определения качества. Это обычно раз- ведка жильных месторождений с весьма неравномерным рас- пределением полезных компонентов в жилах. Опыт показал, что при мощностях жил менее 15—20 см задирка более эф- фективна, чем бороздовое опробование, так как в этих случаях она не столь резко отличается от объемов бороздовых проб во- обще, но дает более достоверные результаты, чем малая проба из борозды по маломощной жиле. Иногда применение задирко- вого способа оправдывается спецификой полезного ископаемого. Так, пески с крупными золотыми самородками целесообразно опробовать задиркой; жилы амфибол-асбеста, когда требуется сортировка материала пробы, нередко опробуются задирковым способом. Этот способ в ряде случаев применяется как кон- трольный для выяснения относительной погрешности различных способов пробоотбора. Валовой способ опробования заключается в сплош- ном отборе минеральной массы, получаемой на некотором уча- стке тела полезного ископаемого при проходке горной выра- ботки. Эта минеральная масса, предпочтительно не засоренная пустыми вмещающими породами, добывается из разведочных горных выработок при их проходке по полезному ископаемому или из горно-подготовительных выработок на эксплуатационных участках. Она предназначается для различных испытаний с целью определения качества полезного ископаемого, а также его физических свойств, определяющих горнотехнические усло- вия добычи. В некоторых случаях валовые пробы берутся для испытаний вмещающих горных пород. В пробу может отбираться вся минеральная масса от уходки (нескольких уходок подряд) или только некоторые части отби- той массы. Это зависит от того, какое количество материала требуется для испытаний, что определяется видом полезного ископаемого и характером предстоящих испытаний. Так, если валовая проба служит только для определения среднего содер- жания полезного компонента, то для этого требуется относи- тельно немного материала и можно взять в пробу лишь часть отбитой массы; если же проба пойдет на технологические ис- пытания в производственном масштабе, то должна быть взята вся масса отбитого полезного ископаемого. Но и для определе- ния содержаний полезных минералов на некоторых месторож- дениях в пробу поступают полные порции минеральной массы с каждой уходки разведочной выработки: слюдяных, оптиче- 223
ских минералов, драгоценных камней, платины. Когда же до- статочно только часть материала взять в пробу, то из навала отбитого минерального сырья и при его погрузке откидывается в емкость для пробы третья, пятая или десятая лопата; или при выдаче минеральной массы из шурфа берется в пробу бадья через одну или две и т. п. Валовая проба является наиболее представительной по сравнению с другими пробами, так как дает высокую точность определения свойств полезного ископаемого, характерных для того участка, где взята проба. Однако при взятии пробы в вы- работке, идущей по простиранию слоистого тела полезного ископаемого с резко различными свойствами слоев, может воз- никать значительная ошибка опробования, достигающая 20 % и обусловленная непропорциональным попаданием в пробу материала разных слоев. Когда горные выработки обнажают не только залежь полезного ископаемого, но и вмещающие по- роды, валовые пробы оказываются разубоженными, и тогда со- держания полезных компонентов в пробе, а также другие свойства такой горной массы не будут соответствовать содер- жаниям полезных компонентов в залежи и другим свойствам чистого полезного ископаемого в целике. Валовые пробы для технологических испытаний отбираются по различным сортам полезного ископаемого. Если в процессе разведки месторождения выявляются различные типы руд, требующие применения различных схем обогащения или метал- лургической переработки и соответственно раздельно подсчи- тываемых запасов, то пробы на технологические испытания дол- жны быть взяты по каждому типу в отдельности. Так, в зоне окисления полиметаллических месторождений богатые свинцо- вые руды, богатые цинковые руды, смешанные окисленно-суль- фидные руды должны быть представлены разными пробами. Сплошные богатые руды и вкрапленные руды одного и того же металла — железа, хрома, меди и др. — всегда опробуются для технологических испытаний раздельно. Состав минеральной массы, поступающей в переработку, за- висит от принятой системы разработки месторождения. По- этому отбор валовых проб на технологические испытания дол- жен производиться по возможности в условиях, близких к добыче полезного ископаемого. Например, для отбора вало- вой пробы по маломощной жиле целесообразно пройти вначале разведочную выработку не полным сечением, а узкую, соответ- ствующую ширине очистного пространства для таких жил, взять материал на испытания и затем расширить выработку в этом месте до принятого размера, если в этом есть необходи- мость. При взятии проб из разведочной выработки следует учитывать также возможность рудоразборки в процессе экс- плуатации. Массы проб для технологических испытаний зависят от ха- рактера этих испытаний. Лабораторные исследования проб руд- 224
ных и нерудных ископаемых проводятся на материале массой 100—250 кг, иногда до 1000 кг. При испытаниях в полузавод- ском масштабе, выполняемых обычно в стадию детальной раз- ведки месторождения, обрабатываются пробы массой 10—15 т. Производственные же испытания в период отработки месторож- дения в зависимости от производительности перерабатываю- щего предприятия требуют валовые пробы массой в десятки и сотни тонн. При разведке россыпей опробование производится главным образом из вертикальных горных выработок — шурфов и ду- док. Оно осуществляется путем выемки горизонтальных слоев толщиной 0,2—0,3 м в процессе углубки шурфа. Пески из каж- дого такого слоя складываются на площадке у шурфа в от- дельную кучку («выкид»). В пробу поступает материал каж- дого отдельного выкида или его часть. В последнем случае из разных точек выкида набирается материал в мерный сосуд — ендовку, который затем и направляется на пробную промывку. В последнее время в связи с расширением механизированной добычи золота при помощи драг и гидравлических установок интервал опробования в разведочных шурфах на золото увели- чился до 0,5 м. Валовые пробы используются для определения физических свойств полезного ископаемого и вмещающих горных пород. Объемная масса пород или полезного ископаемого, особенно неравномерно пористых, кавернозных и трещиноватых, наиболее точно может быть определена при помощи большого количества материала валовой пробы. Гранулометрический состав россыпи или отбитого рудного материала, знать который необходимо для успешного решения вопроса отработки и переработки по- лезного ископаемого, можно определять с уверенностью лишь по значительному количеству материала в валовой пробе. Обычно физические свойства полезного ископаемого выясняют на материале одной и той же пробы, которая затем может пойти на технологические испытания. Рекомендуется после от- ладки замерить объем выработки, в пределах которой отбита минеральная масса, предназначенная для валовой пробы; за- тем отбитая масса разравнивается слоем 20—30 см и из нее спо- собом вычерпывания берется 60—80 кг материала для опреде- ления влажности. Этот материал помещается в герметические сосуды и направляется в лабораторию. Весь остальной мате- риал также взвешивается. Сумма масс отбитой руды, отнесен- ная к замеренному объему выработки, дает наиболее правиль- ное представление об объемной массе полезного ископаемого на данном участке. Одновременно при взвешивании отбитой массы подсчитывается число мерных ящиков (или вагонеток) и определяется суммарный объем этой массы; последний, отне- сенный к объему полезного ископаемого в целике, есть коэффи- циент разрыхления полезного ископаемого. Материал валовой пробы, выданный на поверхность, обычно подвергается грохо- 8 Заказ № 2791 225
чению для разделения на фракции по крупности. Для некото- рых полезных ископаемых — россыпных, фосфоритов, гравия и других — определение гранулометрического состава минераль- ного сырья особенно важно. Способы отбора проб в буровых скважинах существенно от- личаются от способов опробования в горных выработках. Эти отличия обусловлены прежде всего тем, что человек не может войти в скважину с целью осмотра ее стенок для наиболее ра- ционального расположения пробы. По буровым скважинам воз- можен почти исключительно отбор линейных проб, подобных по своим техническим данным пробам бороздовым. Количество материала, поступающего в пробу, обычно ограничено, и лишь в некоторых случаях при бурении скважин большого диаметра или при применении специальных способов расширения ствола скважины можно достичь значительной массы пробы. Ниже описаны способы отбора проб по различным видам буровых скважин. Отбор проб при ударно-вращательном бу- рении неглубоких скважин, осуществляемом комплектом руч- ного бура, шнековыми и другими буровыми станками, произ- водится ложкой, змеевиком и желонкой.i Эти же инструменты вместе с обсадными трубами при бурении рыхлых отложений служат буровыми наконечниками для проходки скважины. Таким образом, опробование и углубка скважин при мед- ленном ударно-вращательном бурении выполняются одновре- менно. /Буровой ложкой пробы берутся при проходке рыхлых отло- жений— песков, суглинков, иногда диатомита и трепела. Каж- дая забурка на глубину 10—30 см в зависимости от податливо- сти породы идет в пробу, составляемую на поверхности из нескольких забурок с таким расчетом, чтобы длина пробной секции по скважине соответствовала установленной для данного месторождения величине. Обычно длина пробной секции от 0,5 до 2 м. После подъема снаряда обсадная труба доводится до забоя скважины, затем осыпавшийся при этом рыхлый мате- риал, скопившийся у забоя скважины, вычищается той же лож- кой и снова производится следующая забурка для отбора пробы./Бурение скважин в рыхлых отложениях и их опробова- ние могут производиться стаканом-грунтоносом И. В. Хаус- това. г Змеевиком (шнеком) отбираются пробы мягких и пластичных пород — глин, каолинов, иногда силикатно-никелевых руд и др. Буровой наконечник ручного комплекта (змеевик) или спе- циального станка с механическим приводом (шнек) при буре- нии скважины принимает на свои лопасти выбуриваемую по- роду, которая и извлекается из скважины. Забурка змеевика составляет 30—40 см, а шнека — на всю его длину (около 1,5 м).1|Однако при секционном опробовании малыми секциями величины забурок ограничиваются установленной величиной 226
секции.1 Материал пробы на лопастях змеевика или шнека при подъеме загрязняется о стенки скважины посторонними части- цами. Поэтому на поверхности пробу необходимо очистить пу- тем соскабливания тонкого слоя прилипшей грязи обычно дру- гого цвета./ При неполном захвате выбуренной породы змееви- ком или шнеком, что нередко случается при бурении снарядом большого диаметра, приходится периодически применять для отбора полной пробы какой-либо грунтонос. | Желонкой отбираются пробы при бурении в сильно обвод- ненных рыхлых отложениях. При этом обсадные трубы дол- жны погружаться с опережением желонки на 10—15 см. Тогда плавучий материал вычерпывается с водой из скважины, обса- женной трубой, порциями, соответствующими интервалам опро- бования. Разжиженный материал, поднятый желонкой, слива- ется в мерный ящик или трубу, где отстаивается. ' 'При опробовании россыпей желонкой отбираются секцион- ные пробы, различные для пласта песков и для торфов. В ста- дию предварительной разведки принимается минимальная длина секции — 0,2 м по пласту золотоносной россыпи и 0,5— 1 м по пласту касситеритовых, ильменитовых, монацитовых и других россыпей; при этом довольно точно устанавливаются нижняя и верхняя границы промышленной части россыпи. В стадию детальной разведки, когда общий контур россыпи очерчен, длины секций увеличиваются: по золотым и платино- вым россыпям—до 0,5 м, а по касситеритовым, вольфрамито- вым и другим им подобным — до I—2 м. •/Установлены значительные погрешности, возникающие при опробовании россыпей, особенно обводненных и валунистых, где скважины бурятся с применением долот для раздробления встречных валуновС Обсадка скважины и долочение вызывают сотрясение рыхлого материала, вследствие чего тяжелые ча- стицы, в том числе золото и другие полезные минералы, пере- мещаются вниз, искажая картину их распределения в россыпи. Желонка не может поднять все тяжелые частицы с плотика россыпи, ввиду чего занижается содержание полезного компо- нента в пробе. В сильно обводненных россыпях пески из затруб- ного пространства могут перемещаться в скважину (плывуны), что приводит к увеличению материала проб и искажениям со- держаний полезных компонентов. Опробование желонкой поэтому должно производиться исключительно аккуратно и с соблюдением предосторожности при отборе пробы. (Отбор проб при ударно-канатном и ротор- ном б у р е н и и из скважин различной глубины (от нескольких метров до нескольких километров) производится путем вычер- пывания измельченного материала с забоя скважины или вы- носом его под давлением в процессе бурения./Ввиду значитель- ных диаметров (до 600 мм) скважин ударно-канатного и ротор- ного бурения масса сухой пробы с 1 м колеблется от 40 до 200 кг. 8* 227
\ При ударно-канатном бурении получается тонкоизмельчен- ный материал в виде грязи или пыли. Чем полнее будет извле- чен этот измельченный материал из скважины и чем лучше он предохраняется от засорения посторонними частицами — выва- лами из вышележащих горных пород, тем правильнее будет отражать проба действительное качество полезного ископае- мого в пробуренном интервале скважины. Поэтому разведоч- ные скважины крепятся с целью изоляции тела полезного иско- паемого от вышележащих отложений.»Для наиболее полной очистки забоя скважины перед взятием пробы в скважину за- ливается вода и проводится повторное опускание желонки до тех пор, пока вода в поднимаемой желонке не будет доста- точно чистой. Если требуется тщательное разделение проб по интервалам при секционном опробовании скважин, то такую очистку следует делать перед взятием каждой следующей пробы. Ввиду возможного добавления материала из стенок скважины в пробу или, наоборот, потерь шлама в трещинах по стенкам скважины из желонки при транспортировке объем под- нятого материала в сухом виде должен сопоставляться перио- дически с теоретическим объемом скважины в интервале опро- бования. Эти данные заносятся в журнал опробования и по ним определяется степень надежности каждой пробы. Длина интер- вала, приходящегося на одну пробу, обычно 1—-1,5 м. Увели- чение длины таких секций до 2—5 м возможно при относи- тельно однородном строении залежей полезных ископаемых большой мощности. Тела мощностью менее 1 м ударно-канат- ным бурением не могут разведываться и соответственно пробы меньшей длины в таких скважинах могут отбираться лишь в редких случаях. Большая масса начальных проб при сильном измельчении материала долотом определяет целесообразность сокращения таких проб непосредственно у скважины с тем, чтобы направ- лять в лабораторию минимально достаточное количество мате- риала на анализ. В отечественной практике для сбора и сокра- щения материала пробы применяются шламоприемные ящики, из которых отбирается сокращенная проба ручным пробоотбор- ником (рис. 92). Пробоотборник представляет собой металличе- скую трубу диаметром 4—10 см и длиной на 10—15 см больше глубины шламоприемного ящика. По окончании вычерпывания шлама из скважины в ящик содержимое его быстро перемеши- вают палкой и сразу же погружают в него пробоотборник в вер- тикальном положении. Когда пробоотборник достигает дна ящика, клапан закрывают поворотом рукоятки стержня, про- боотборник быстро вынимают, а содержимое его выпускают в сосуд. Практика показала, что для отбора пробы, отвечаю- щей среднему составу шлама в ящике, достаточно пяти — восьми погружений пробоотборника в разных пунктах ящика. Затем материал, составляющий пробу, высушивают на листах и упаковывают в плотный мешок для отправки в лабораторию. 228
При роторном бурении с промывкой шлам вместе с промывочными водами по выходу из скважины направляется в от- стойники, где он накапливается по от- дельным интервалам проходки скважины. Такого рода пробы применимы только при разведке весьма мощных залежей полезного ископаемого с высоким содер- жанием полезных компонентов (железные руды, бокситы и т. п.), так как не выно- симый из скважины шлам неизбежно сме- шивается и может характеризовать каче- ство полезного ископаемого только на значительных интервалах в усредненном выражении, I Опыты по очистке забоя ро- торных скважин сжатым воздухом пока- зали возможность сбора выдуваемого шлама специальными шламоулавливате- лями различных систем. Шлам, собирае- мый с определенного интервала скважи- ны в пылеобразном состоянии, может служить пробой. Если требуются более точные данные о качестве полезного ис- копаемого, пересекаемого скважиной, то применяются грунтоносы, отбирающие пробы со стенок скважины. При помощи грунтоносов можно брать секционные пробы любой длины с целью дифферен- цированного изучения разреза залежи полезного ископаемого по скважине. . В очень крепких горных породах пригоден пробоотборник Иркутского политехнического института, который под дей- ствием ударной нагрузки, создаваемой вибратором, скалывает со стенок скважины две противолежащие борозды шириной по 30 мм и глубиной от 10 до 40 мм. «Отбор проб при колонковом бурении отлича- ется наибольшим разнообразием способов. Здесь, так же как и в скважинах, пробуриваемых сплошным забоем, можно отбирать в пробы измельченный материал, но главной отличи- тельной чертой колонкового бурения в этом отношении явля- ется возможность получения более или менее сохранного стол- бика керна полезного ископаемого. Поэтому основным объек- том опробования служит керн.Юднако далеко не всегда удается извлекать керн в достаточном’ количестве, прежде всего вслед- ствие его естественного разрушения и истирания в процессе бу- рения скважины. Для проб обычно используют керн и шлам, а при отсутствии керна один шлам. На некоторых месторождениях с весьма ценными компонентами, способными переизмельчаться (золото, молибден и др.), опробуются керн, шлам и муть. Рис. 92. Ручной про- боотборник системы Тихомирова и Коло- мейченко. 229
( Выход керна определяется в процентах как отношение длины поднятого столбика или суммы длин столбиков керна к длине пробуренного интервала^ если же керн добывается сильно раз- рушенным, когда не представляется возможности составить из него столбики, то следует применять весовой способ определе- ния выхода керна как отношение массы поднятого керна к его расчетной массе на длину интервала проходки скважины, с ко- торого был поднят керн. /Для повышения выхода керна рекомендуется бурить по не- устойчивому полезному ископаемому f (трещиноватому, хруп- кому) коронками возможно большего диаметра, чаще произ- водить подъемы, применять двойные колонковые трубы, бурить, где это возможно, алмазами. Приемы опробования керна разных полезных ископаемых обладают своей спецификой. При пересечении скважиной тел полезного ископаемого небольшой мощности (до 2 м), таких, как рудные жилы или маломощные пласты, когда число раз- ведочных пересечений невелико, отбор должен быть особенно тщательным, чтобы не исказить представление о размерах и качестве этих тел или вовсе не потерять их из виду. В таких случаях отбор проб целесообразен короткими секциями как по самой рудной жиле, так и в ее зальбандах. Секционное опробо- вание проводится всегда, если предварительные данные пока- зывают возможность и необходимость выделения различных ти- пов или сортов полезного ископаемого. Длина пробной секции в этих случаях определяется мощностями частей залежи, сло- женной различными типами полезного ископаемого. Обычно ми- нимальная длина секции устанавливается из условий ведения селективной отработки залежи и при систематическом опробо- вании составляет 0,3—0,5 м. При разведке крупных месторож- дений, обладающих залежами полезного ископаемого большой мощности, длины секций чаще определяются соображениями рациональной массы одной пробы. При относительно равномер- ных по качеству залежах полезного ископаемого длины проб- ных секций в скважинах составляют 2—3 м и могут дости- гать 5 м. (Поднятый керн после очистки и геологической документации поступает на разделку?В нормальном случае керн делится на две половинки по длинной оси столбика — одна половинка на- правляется на химический или минералогический анализ, а вто- рая остается в качестве фактического каменного материала. При отборе материала на технологические испытания из серии скважин, представляющих некоторый участок или все место- рождение в целом, накапливание этого материала производится в количествах, пропорциональных мощностям тела полезного ископаемого в разных пунктах его пересечения буровыми сква- жинами. Для отбора рядовых и технологических проб от керна последний делится на три части — половинка и две четверти столбика, которые распределяются в зависимости от требуемых 230
Рис. 93. Портативный керно- кол. / — корпус; 2 — направляющие планки; 3 — рычаг; 4 — стержень с зубчатой рейкой; 5 — шесте- ренка: 6 — подвижной нож; 7 — нажимные планки мути. Рис. 94. Установка для опро- бования бурового шлама и / — желоб; 2, 3 — отсадочные ящики; 4 — сточный желоб; 5 — бак-отстойиик количеств материала: одна часть (половинка или четверть) на- правляется на рядовые анализы, вторая часть (половинка или четверть) поступает в технологическую пробу, третья часть в виде четверти столбика керна остается на хранение.^Мелочь, образующаяся при делении керна, смешивается по каждому интервалу опробования, делится пропорционально выделенным частям керна и присоединяется к ним./ /Раскалывание керна производится керноколами, конструк- ции которых разнообразны. /Портативный кернокол (рис. 93) рассчитан на раскалывание сравнительно небольших по длине столбиков керна. При большом объеме работ по опробованию буровых скважин следует пользоваться высокопроизводитель- ным гидравлическим керноколом с электроприводом конструк- ции ЦКБ. Он выполняет продольное и поперечное раскалыва- ние керна диаметром от 50 до 130 мм всех категорий пород. Кернокол представляет собой рабочий цилиндр с поршнем и штоком, соединенный с головкой, в которой происходит раска- лывание керна ножами-колунами. Гидравлическая система при- мыкает к рабочему цилиндру и питается из бака с маслом. Употребляется веретенное масло. Общая масса кернокола 420 кг при габаритах 1280x430x600 мм. IВ практике разведочных работ применяются камнерезные станки для распиливания керна.ьТакой способ отбора проб J 231
имеет несомненные преимущества перед раскалыванием керна, так как материал при этом не дробится и делится с высокой точностью на любые части. Камнерезный станок А. А. Боров- ских, в котором камнерезным материалом является электроко- рунд, развивает скорость резания от 3 до 19 м/ч (в зависимо- сти от крепости полезного ископаемого). При армировании дис- ков алмазами скорость резания значительно возрастает. Керн калийных и натриевых солей при бурении подвергается избирательному вымыванию наиболее легкорастворимых мине- ралов, вследствие чего может возникнуть значительная ошибка в определении качества соли. Поэтому из соляного керна бе- рется проба в центральной части столбика путем высверлива- ния полости вдоль оси керна. Обычно применяется сверло диа- метром 8—10 мм, дающее порошок солей в количестве, доста- точном для анализов. Опробование шлама проводится при выходе керна менее 60—80 %. Но иногда и при почти 100 %-ном выходе керна опро- бовать шлам бывает целесообразно, если ценные компоненты руды, находящиеся в ней в малых количествах по тонким про- жилкам или редким гнездам, подвержены сильному избира- тельному истиранию вследствие своей мягкости и хрупкости по сравнению со всей остальной минеральной массой. Полосчатые и брекчиевые текстуры, сложенные минеральными агрегатами разной твердости и устойчивости, указывают на целесообраз- ность опробования шлама. Чтобы шлам, отобранный из сква- жины, мог удовлетворять требованиям, предъявляемым к мате- риалу пробы, необходимо предохранить его от частичных потерь по трещинкам в стенках скважины, а также от загрязне- ния посторонними примесями из вышележащих свит горных пород. Напор промывочной жидкости должен быть достаточным для выноса всех частиц шлама с забоя, и если некоторые из них не могут достигать поверхности, то следует применять шла- мовую трубу и зачистку шлама с забоя после каждого подъема снаряда. Шлам из шламовой трубы и с забоя должен присоеди- няться к пробам соответствующих интервалов, отобранным из материала, вынесенного промывочной жидкостью на поверх- ность. Для получения надежных результатов опробования шлама большое значение имеет крепление скважины выше за- лежи полезного ископаемого. Вместе со шламом из скважины выносятся мельчайшие ча- стицы полезного ископаемого, находящиеся долгое время во взвешенном состоянии и образующие так называемую буровую муть. Эта муть с мелким шламом разделяется на шламовый осадок и грязевую струю, утекающую дальше с частицами, на- ходящимися во взвешенном состоянии. Осевший у устья шлам собирается и объединяется со шламом из трубы и из забойной зачистки — этот материал и составляет собственно шламовую пробу. Но кроме шлама остается неуловленной еще буровая муть, для которой устанавливаются чаны или перегородчатые 232
желоба (рис. 94). Муть направляется по Зкелобу при помощи насадки на верхний конец кондуктора обсадных труб за пре- делы буровой вышки. Обычно бывает достаточно четырех со- судов: в первом оседают последние порции мелкого шлама, во втором и третьем оседает илоподобный налет из мельчайшей взвеси буровой мути, в четвертый стекает относительно очищен- ная вода, которая там окончательно осветляется. Собранный шлам помещается в металлическую коробку, просушивается и направляется на дальнейшую обработку. Так же собирается бу- ровая муть из отстойных ящиков (перегородчатых желобов), высушивается и упаковывается в бумажные пакеты. Если полезное ископаемое представлено рыхловатой не- устойчивой массой, как, например, осадочные марганцевые руды, некоторые бокситы, силикатно-никелевые руды, угли и т. п., то колонковое бурение не может дать нормального керна. При этом обычно опробование вымываемого из сква- жины шлама оказывается ненадежным ввиду размывов стенок скважины, влекущих перемешивание и потери шлама. То же относится и к буровой мути, которая в таких условиях почти целиком теряется. Получение материала для пробы колонко- вым снарядом при подобных обстоятельствах возможно путем бурения по полезному ископаемому без промывки зубчаткой с затиркой всухую. При этом бурение ведется на предельно уменьшенном числе оборотов снаряда, достаточном лишь для его медленного продвижения в рыхлой массе полезного иско- паемого. При затирке всухую возможно набирать в колонковую трубу материал из скважины на интервале 20—30 см, редко более. ) Основным техническим средством получения керна в не- устойчивых породах или рудах являются двойные колонковые снаряды (ДКС).|Они основаны на принципе керноприемной трубы внутри колонковой, которая не вращается при вращении бурового снаряда и тем обеспечивается наибольшая сохран- ность материала, получаемого с соответствующего интервала скважины. К таким снарядам относятся ДКС-1-ТПИ, ДКС-У-ТПИ, ДКС-Д, «Штамп», «Крелиус», «Лонгир». Кроме того, применяются снаряды безнасосного бурения С. А. Вол- кова, С. С. Сулакшина, А. А. Гребенюка; снаряды с комбиниро- ванной промывкой Н. С. Левченко и С. А. Турко, КазИМСа; снаряды с обратной промывкой ВИТРа, СГИ и др. У При бескерновом бурении, особенно глубоких скважин, пробы целесообразно отбирать из стенок скважины. Для этого применяются разнообразные пробоотборники: механические — режущие, стреляющие (дробящие) и термические. Они опуска- ются в скважину на бурильных трубах, кабеле или троссе. Тип снаряда для взятия проб из стенок скважины зависит от ха- рактера пород в разрезе, глубины и диаметра скважины. У Отбор проб-монолитов для физических испытаний произво- дится на месторождениях строительных и облицовочных кам- 233
ней — известняков, песчаников, доломитов, мраморов, гранитов, туфов и им подобных. Процесс отбора проб монолитов из целика представляет со- бой серию нестандартных операций искусного каменщика, ко- торый, находя благоприятные трещины, иногда едва различи- мые, выламывает плиту из массива. При этом работы должны вестись с большой осторожностью, чтобы не нарушить струк- туру плиты и не вызвать дополнительную искусственную тре- щиноватость в пробе. Из выломанной плиты осторожным об- калыванием отделяется монолит требуемой формы и размеров. Обычными стандартными размерами проб-монолитов являются кубики с ребрами 20 и 30 см. В некоторых случаях целесообразно заменить способ выла- мывания плиты способом обуривания монолита серией рядом расположенных скважин. Этот способ более производителен. Выбуренные монолиты также подвергаются обколке для прида- ния их граням достаточно ровных поверхностей. Опробование подводных залежей осуществляется грейфер- ными, ударными, вибрационными и поршневыми пробоотборни- ками. Наиболее трудной задачей при этом является сохранение от размыва пробы, взятой на дне водоема. Грейферное опробование применяется только при взятии образцов достаточно плотных горных пород и руд с глубины до 0,6 м от поверхности дна водоема. Рис. 95. Схема легких технических средств на судах для отбора проб с мор- ского дна (по А. Е. Смолдыреву и А. А. Воропаеву). / — колонковый пробоотборник; // — дночерпатель; /// — скрепер-драга типа CLB 1— судно; 2 — трос; 3 — груз; 4 — режущий нож; 5 — рама; 6 — сетка; 7—якорный груз 234
Для взятия проб водонасыщенных песков успешно исполь- зуются пробоотборники, состоящие в своей основе из колонко- вой трубы с поршнем. Для опробования глубоководных объектов, таких, как ме- сторождения железо-марганцевых конкреций, применяются тро- совые дночерпатели, скрепер-драги и колонковые пробоотбор- ники (рис. 95). Первые позволяют захватывать пробу с пло- щади от 0,16 до 0,5 м2 при глубине внедрения от 10 до 100 см и получать пробу массой от 60 до 1000 кг. Скрепер-драги сгре- бают материал для пробы в полосе шириной от 0,5 до 1,4 м, отбирая пробы массой от 5 до 330 кг. Колонковые пробоотбор- ники (грунтовые трубки) добывают керн из донных осадков диаметром от 60 до 120 мм. При длине грунтоноса в несколько метров получаются пробы массой от 500 до 1500 кг. Поверхностные пробы с дна океана отбираются быстро при помощи автономных самовсплывающих пробоотборников и зон- дов. Эти приспособления применяются в основном при поисках на обширных площадях океана. При скорости судна 4 узла можно сбрасывать автономные пробоотборники через 500 м, ко- торые при глубине 5000 м всплывают после сброса через 2— 3 ч, принося пробу с поверхности морского дна. За сутки возможно получить таким образом от 50 до 100 поисковых проб. ОБРАБОТКА ПРОБ ДЛЯ АНАЛИЗОВ И ИСПЫТАНИЙ Прежде чем передать пробу полезного ископаемого на испы- тания, необходимо выполнить ряд операций, которые могут быть названы полевой обработкой пробы. Она осуществляется вблизи места отбора пробы и выполняется персоналом разве- дочной партии. Полевая обработка проб, отбираемых при разведке место- рождений полезных ископаемых, заключается в подготовке ма- териала, добытого из разведочных или подготовительных гор- ных выработок, а также из буровых скважин, к лабораторным или иным испытаниям. Необходимость такой подготовки обус- ловлена тем, что в начальную пробу всегда отбирается много материала, а лабораторные исследования проводятся с малыми его количествами: пробы для химического или минералогиче- ского анализа имеют массу от 0,5 до 50 кг, иногда более; масса же конечных проб, направленных в лабораторию, находится в пределах 20—30 г и лишь для анализа на благородные ме- таллы до 200 г. Кроме того, различные условия и задачи опро- бования могут вызвать необходимость смешивания различных проб, их просушки и пр. Очень малое содержание полезных компонентов в некоторых месторождениях, таких, как россыпи или редкометальные штокверки, требует предварительного обо- гащения проб, для чего производится промывка песков или про- толочек, иногда отдувка материала, отобранного в пробу. 235
Ниже кратко описаны приемы полевой обработки проб, по- лучаемых в процессе разведки месторождений полезных иско- паемых, которые предназначаются для химического и минерало- гического анализов или для технологических испытаний. 'l Объединение проб производится с целью получения средних данных по какому-либо участку объекта разведки с мини- мальными затратами на анализы проб (групповые пробы). Основные правила, которые должны соблюдаться при объ- единении проб, заключаются в следующем: 1) объединять можно только смежные пробы с одного и того же участка, по которому предполагается получить средние значения качествен- ных показателей полезного ископаемого; 2) объединять допу- стимо только однотипный по качеству материал, характеризую- щий тип или сорт полезного ископаемого/ , Объединение проб возможно в начале процесса обработки, часто на месте взятия проб, без их измельчения или сокраще- ния, и в конце обработки, после доведения каждой индивидуаль- ной пробы до конечной массы, требуемой для лабораторных испытаний. Первый способ уместен в тех случаях, когда началь- ные массы проб невелики,— при бороздовом, шпуровом или точечном способах опробования. Объединение проб большой массы, таких, как задирковые, валовые или крупные бороздо- вые, удобнее производить вторым способом. Последний имеет еще то преимущество, что в случае необходимости можно вос- пользоваться дубликатами объединенных индивидуальных проб для их раздельного анализа. Объединение материала конечных проб, выполняемое вторым способом, должно производиться пропорционально массам начальных проб, если последние отра- жают различные величины опробованных участков (мощности тела, площади сечений или иных частей объекта опробования) J Когда же пробы различной массы характеризуют участки тела полезного ископаемого примерно одинаковой величины, то в объединенную пробу должны отбираться равные порции мате- риала из всех индивидуальных проб. ^Количество проб, которые целесообразно объединять при си- стематическом опробовании разведочных и подготовительных горных выработок, зависит от расположения проб и от расстоя- ний между ними. О.бычно объединяются две — четыре смежные пробы в выработке./Для характеристики же значительной части объекта разведки — разреза по простиранию или по падению, блока или очистной ленты — могут объединяться многие инди- видуальные пробы. I Если групповая проба составляется из индивидуальных ли- нейных (по керну или по бороздам), то навески от индиви- дуальны^ проб должны отбираться пропорционально их длинам./ ' Объединенная проба может быть составлена из всех секций по разведочному пересечению, а ряд таких объединенных проб может быть, в свою очередь, объединен в большую групповую 236
пробу. Последняя может служить материалом для анализов полезного ископаемого на попутные компоненты, определение которых в каждой индивидуальной пробе нецелесообразно, f Сушка проб бывает необходима в большинстве случаев, так как пробы, доставляемые из горных выработок, из шлама бу- ровых скважин и из навалов добытого минерального сырья, обладают большей или меньшей влажностью. Иногда материал пробы настолько насыщен влагой, что при дроблении способен образовать грязеподобную массу, забивающую рабочее про- странство в дробилках, истирателях и ситах и непригодную для ее обработки. Нормальная схема обработки проб строится из предположения, что материал пробы сухой. Пробы большой массы предпочтительно сушить на открытых площадях при сухом климате и под навесом, защищающим от атмосферных осадков. Сушка же проб небольшой массы (до 2—3 кг) при большом их числе ведется в печах-духовках, обо- рудованных серией железных противней. Сушить породы надле- жит при температурах, не превышающих 100 °C, так как более высокие температуры вызывают разложение некоторых минера- лов, влекут потери серы в сульфидных рудах и кристаллиза- ционной воды во многих минералах. Ископаемые угли, взятые на пробу, должны подсушиваться при температуре 50 °C в те- чение 3 ч, бурые угли — до 5 ч в специальных сушильных шкафах. Дробление и измельчение проб. Для химического и минера- логического анализов в конечную навеску попадает лишь не- большая часть начальной пробы, которая может остаться по- добной начальной пробе только при достаточном числе частиц, составляющих однородную массу. Такую однородную массу можно получить из начальной пробы с кусками разной крупно- сти лишь при условии ее измельчения до частиц одинаковой крупности при тщательном перемешивании измельченного ма- териала. Для определения необходимой степени измельчения мате- риала пробы используется эмпирическое соотношение массы пробы и диаметра частиц Q = Kd“, (6) где Q — надежная масса пробы, гарантирующая ее представи- тельность; d— диаметр наибольших частиц в пробе; К — коэффициент, зависящий от размеров вкрапленности ценного минерала; а — показатель степени, зависящий от размеров вкрапленности ценного минерала. Наиболее распространенным в практике разведочного опро- бования является выражение (6) с показателем степени 2, на- зываемое формулой Ричардса — Чечетта: Q = Kd2. Для этого выражения рекомендованы значения коэффициента К в зави- симости от равномерности распределения полезного компонента в руде (по В. М. Крейтеру): 237
Распределение полезного компонента в Руде К Равномерное .............................. 0,05 Неравномерное........................... 0,1 Весьма неравномерное ...................0,2—0,3 Крайне неравномерное ...................0,4—0,5 В обычных случаях обработки разведочных проб произво- дится их дробление до размеров наибольших частиц около 10 мм и.затем измельчение до размеров минеральных частиц менее 1 мм (предельно до 0,1 мм). При этом различаются че- тыре стадии дробления и измельчения по крупности: 1) круп- ное— диаметр частиц 100—30 мм; 2) среднее-—12—5 мм; 3) мелкое — 3—0,7 мм; 4) тонкое — 0,15—0,07 мм. Единичные пробы, получаемые в процессе поисковых работ, обычно дробятся вручную, если не представляется возможным воспользоваться механической дробилкой на близлежащем гор- ном предприятии или в крупной разведочной партии. Для руч- ного дробления употребляются ступы — от металлических боль- ших размеров до фарфоровых и яшмовых для тонкого измель- чения конечной порции пробы. При массовом опробовании в разведочной партии или экс- педиции, а тем более на действующем горном предприятии должно быть оборудовано проборазделочное помещение. При- мерная схема такого помещения показана на рис. 96 (по М. Н. Альбову). Для дробления проб применяются лаборатор- ные щековые дробилки, техническая характеристика которых приведена в табл. 22. Крупность кусков, поступающих в дробилку, не должна пре- вышать 50—60 мм. Если отдельные куски в пробе окажутся большими, то их следует расколоть молотком. Для дробления проб каменного угля применяются молотко- вые дробилки, подобные дробилке ДМ-300. Такая дробилка спо- собна раздробить 500 кг каменного угля за 1 ч на куски круп- ностью от 25 до 3 мм. Ее установочная мощность 7 кВт, габа- риты 534Х 195X540 мм, масса 400 кг. На такой дробилке можно также дробить большие порции других нетвердых полезных ис- копаемых. Измельчение материала пробы производится на валках, в шаровых мельницах, дисковых и вибрационных истирателях. Лабораторные дробильные валки представляют собой два гори- зонтальных цилиндра, вращающиеся навстречу друг другу и раздавливающие проходящие между ними частицы пробы. Дро- Рис. 96. План помещения для об- работки проб. /•—щековая дробилка; 2— валки; 3 — истиратель; 4 — плита для истирания; 5 — электродвигатели; 6 — шкафы; 7 — столы; 8 — полки 238
Таблица 22 Технические характеристики щековых дробнлох Показатели Типы дробилок 58-ДР 40-ДР Размеры загрузочного отверстия, мм 100X60 74 '' 58 Частота вращения, мин—х 500—650 450 Установочная мощность, кВт 1,4 0,75 Габариты; мм: длина 355 490 ширина 333 442 высота 372 375 Масса (без электродвигателя), кг 72 95 Производительность, кг/ч: при ширине разгрузочной щели 6 мм 260 200 то же 3 мм 190 40 4 1 ММ 160 — бильные валки Механобра 59-ДР позволяют дробить материал крупностью до 10 мм с измельчением до 4—1 мм. Наибольшая производительность валков 90 кг/ч, габариты 535X390x330 мм, масса 101 кг. Тонкое измельчение пробы в большинстве случаев произво- дится на дисковых истирателях, позволяющих истирать и боль- шие. и малые количества материала сравнительно быстро. В истиратель поступает проба после дробильных валков и, проходя между вращающимися вертикальными дисками, исти- рается до нужных раемеров частиц. Дисковый истиратель Ме- ханобра 60-ДР имеет следующую характеристику: производи- тельность 20 кг/ч, установочная мощность 0,5 кВт, конечный диаметр частиц 0,1—0,05 мм, основные размеры 500Х300Х Х410 мм, масса 30 кг. Кроме того, для тонкого измельчения можно использовать лабораторную шаровую мельницу, которая менее производительна по сравнению с дисковым истирателем, но дает более равномерно измельченный материал. В разве- дочной практике применяется также вибрационный истиратель 75-БД, предназначенный для одновременного измельчения че- тырех проб небольшой массы (50—100 г). Просеивание проб производится с целью контроля процесса измельчения и разделения измельчаемого материала на классы по крупности частиц. Такое разделение помогает лучше выпол- нить обработку пробы, так как смешение частиц самых разных размеров в пробе — от 50 мм до сотых долей миллиметра — ус- ложняет измельчение пробы и дальнейшую ее обработку, осо- бенно если проба велика по массе. Перед дроблением следует просеять пробу — крупную на грохоте, а малую на ситах — для отделения рудной мелочи, ко- торая не должна дробиться на щековых дробилках по малости 239
своих размеров. Такое просеивание пробы называется вспомо- гательным. После дробления проба снова просеивается для отделения слишком крупных частиц, которые случайно проскакивают че- рез дробильные машины или иным путем попадают в измель- ченную пробу. Эти крупные частицы направляются повторно на измельчение. Просеивание после дробления называется кон- трольным. Грохот представляет собой сито с крупными отверстиями. Ручной грохот изготовляется из металлической сетки, которая натягивается на деревянную раму размером примерно 0,7Х Х0,3 м. Материал пробы, набрасываемый на грохот, разделя- ется на два класса; например, при размерах отверстий 10 мм этот материал образует классы + 10 мм, остающийся на сетке, и —10 мм, прошедший через сетку. При большом объеме ра- бот применяется механический лабораторный грохот Меха- нобра 138-Гр. Этот грохот имеет производительность 75 кг/ч при мощности 0,25 кВт; масса его 16 кг. Пробы небольшой массы просеиваются при помощи ком- плекта круглых сит. Сита подразделяются по крупности отвер- стий на несколько стандартных размеров; при этом существует два обозначения крупности сит: по размерам отверстий, выра- жаемых в миллиметрах, и по числу отверстий, приходящихся на 2,54 см. Последняя размерность называется «меш». Сравне- ние некоторых стандартных сит, обладающих примерно одина- ковыми ячейками, но выраженных в той или другой размерно- сти, приведено ниже: Размер стороны ячейки, мм Число отверстий в сите, меш 2,5 1 0,5 0,3 0,2 0,1 0,075 8 20 32 48 65 150 200 Перемешивание проб является важной операцией, обеспечи- вающей равномерное распределение рудных и нерудных мине- ральных компонентов. Она осуществляется каждый раз после дробления пробы перед ее сокращением. Крупные пробы, такие, как валовые или задирковые, массой от сотен килограммов до 2—3 т, перемешиваются обычно путем перелопачивания. Для этого из кучи материала лопатой из раз- ных мест набираются порции и перекидываются в другое место. Перекидывание повторяется несколько раз до получения одно- родной на вид смеси. Для более тщательного перемешивания материала пробы рекомендуется способ кольца и конуса, который целесообразно применять для проб массой менее 1 т. Этот способ состоит в следующем: на ровную чистую площадку насыпается мате- риал пробы в виде конуса (рис. 97, а); эту коническую насыпь разравнивают (см. рис. 97,6), развертывают в диск (см. рис. 97, в) и затем в кольцо (см. рис. 97, г) при помощи доски или металлической пластины, вдавливая ее с вершины конуса 240
Рис. 97. Перемешивание пробы по способу кольца и конуса: а — конус; б — разворачивание конуса в диск; в — диск; г — кольцо; д — об- разование конуса с другой парой углов. При с одновременным поворачива- нием вокруг оси конуса (рис. 97). После этого с внешней стороны кольца материал снова забрасы- вается совком или лопаткой внутрь кольца до тех пор, пока весь материал пробы не пере- местится в новый конус (см. рис. 97, д), как показано на верх- ней фигуре рисунка. Эти опера- ции, повторенные два-три раза, обычно дают возможность хо- рошо перемешать пробу. Небольшие пробы массой 3— 5 кг можно перемешивать спосо- бом перекатывания. Для этого на брезент или на клеенку высы- пается проба и производится ее перемещение по поверхности под- стилки следующим образом: взявшись за противоположные по диагонали углы подстилки, поочередно поднимают то один, то другой угол с легким встря- хиванием, затем то же повторяют этом материал пробы перекатывается с одного края подстилки на другой, поворачивается и таким образом перемешивается. Однако при значительной крупности материала этот способ может не дать хорошего смешения частиц. Сокращение проб является заключительной операцией обра- ботки, назначение которой состоит в том, чтобы уменьшить ма- териал пробы до величины, достаточной для выполнения ана- лиза или иного испытания. Все предшествующие операции (от дробления пробы до ее тщательного перемешивания) являются подготовительными, необходимыми для получения материала требуемой крупности и равномерного состава. Только при этих условиях можно сокращать материал пробы с гарантией тоге, что он будет и в малом количестве соответствовать среднему составу пробы, т. е. будет представителен для анализа. Сокращение крупных большевесных проб производится обычно на месте их отбора. После перемешивания перелопачи- ванием эти пробы сокращаются одним из следующих способов. Кратное сокращение применяется для валовых проб из горных выработок и осуществляется отделением в пробу второй, пятой, десятой вагонеток или бадей из общей большой массы добытого полезного ископаемого. Соответственно отби- тая масса минерального сырья сокращается в 2, 5 и 10 раз. Пробы относительно небольшие, как, например, отобранные за- дирковым способом, можно сокращать таким же методом, но 241
отбирать меньшие порции — лопатой, совком и т. п.— через определенные интервалы черпания. Таким образом, из массы минерального сырья берется некоторая его часть в пробу, а остальная масса отбрасывается в соответствующий отвал. Возможность кратного сокращения следует проверять по фор- муле Q = K.d2 при выбранном значении К. Полное вычерпывание является разновидностью об- щего способа кратного сокращения, но проводится по более строгой системе. После перемешивания материал пробы раз- равнивается и на нем намечается равномерная сетка или набра- сывается веревочная сеть, подобная той, которая употребля- ется при отборе проб способом вычерпывания. Из ячеек сети совком или лопаткой вычерпываются до основания на- сыпи порции материала и объединяются в одну сокращенную пробу. Пробы малой массы (как начальные, так и получаемые в ко- нечной стадии процесса обработки из проб большой массы) со- кращаются различными способами, из которых наиболее рас- пространены в практике способ квартования и некоторые про- стейшие приспособления для сокращения пробы вдвое. Квартование — самый давний способ сокращения пробы — выполняется следующим образом. Тщательно переме- шанный материал пробы развертывается в диск с таким расче- том, чтобы материал расположился слоем 2—5 см в зависимо- сти от размера пробы. Затем насыпь делится на четыре равные части — на четыре сектора — путем наложения крестовины или при малом количестве материала с помощью пластинки (рис. 98). Материал двух противоположных секторов выбрасы- вается совками с заметанием мелочи волосяной щеткой. Остав- шиеся два сектора смешиваются и представляют собой сокра- щенную вдвое пробу. Если необходима степень сокращения больше двух (четыре или восемь), то перемешанный остаток вновь сокращается еще один или два раза. Сокращение желобковым делителем Джон- са— самый производительный и надежный способ отделения половины пробы в процессе ее обработки. Он пригоден для со- кращения любых проб (и больших и малых), нужно лишь раз- меры делителя согласовать с объемами массовых проб. Делитель состоит из металлической коробки с раструбом вверху и двумя сериями разнонаправленных желобков внутри, выходящих в нижней части коробки с одной и с другой ее сто- роны. Число желобков должно быть 16—20 при ширине каж- дого желобка, превышающей в 5—6 раз диаметры наибольших частиц пробы. Сокращение пробы на делителе Джонса весьма простое: проба, собранная в ендовку или совок, равный длине делитель- ного коробка, аккуратно высыпается в последний, как показано на рис. 99. Затем проба ссыпается в две равные ендовки, под- ставленные с обеих сторон под выходными отверстиями желоб- 242
Рис. 98. Квартование пробы. Рис. 99. Желобковый делитель Джонса. ков делителя. Вся операция разделения пробы на две равные части длится не более 1 мин. Установка для обработки геологических проб (УОГП), сконструированная Всесоюзным научно-исследовательским ин- ститутом методики и техники разведки, измельчает всю массу пробы (15—20 кг) до необходимой крупности частиц (0,1 мм) с последующим автоматическим отбором лабораторной навески путем отсечек из потока измельченной массы. При этом коли- чество частных проб (отсечек) может достигнуть 300, что обес- печивает вполне достаточную представительность измельченного материала. Обработка проб из россыпей существенно отличается от та- ковой для других твердых полезных ископаемых. Прежде всего исключается операция дробления, так как в россыпях она вы- полнена природой. Но главным отличием является предвари- тельное обогащение песков путем их отмывки в воде до полу- чения черного шлиха, т. е. тяжелого минерального концентрата. На испытание направляются не пески, в которых полезные ми- нералы содержатся в малых и весьма малых количествах, а обогащенный материал — шлих. Полный цикл промывки пробы песков состоит из трех опе- раций: отмучивания, отмывки и доводки. Первая операция пре- следует цель отделения глинистого материала и крупных кус- ков; вторая позволяет разделить основную массу песка на легкие частицы, уносимые с потоком воды, и более тяжелые, остающиеся в промывочном устройстве; третья заключается в отделении тем или иным способом балластных минералов, остающихся в шлихе в значительном количестве после второй операции. Доводка производится или путем более тщательной отмывки 243
Рис. 100. Бутара. 1 — загрузочный воротник; 2 — сетка; 3 — плинтусы малого количества песка или отделением магнитом минералов, обладающих повышенной магнитностью. Промывка производится в лотке или ковше малыми пор- циями, а для проб большой массы применяются бутары. В ло- ток загружается 6—8 кг песков, он погружается в воду в на- клонном положении и гребком разрыхляется песчаная масса, в результате чего образуется муть из тончайших частиц, уно- симая с лотка естественным водотоком, и выделяются крупные гальки или щебень, которые сбрасываются. Комки глины при этом растираются рукой. На этом заканчивается операция от- мучивания в лотке. Затем лоток погружается в наклонном поло- жении в воду, лучше всего в поток с медленным течением, и приводится в круговое движение с легким встряхиванием. При поисковом опробовании пески не следует отмывать слишком тщательно, так как вместе с легкими смываемыми из лотка ми- нералами можно упустить и мелкие частицы более тяжелых полезных минералов. Поэтому поисковые пробы промываются до серого шлиха. Отмывка серого шлиха до черного и представ- ляет собой в большинстве случаев операцию доводки. В опера- цию доводки многих золотосодержащих шлихов входит еше отделение магнитных минералов, осуществляемое после про- сушки шлиха перед его запечатыванием в пакет на отправку для лабораторного анализа. Для промывки золотоносных песков применяется бутара, которая представляет собой деревянный ящик, наклонно по- ставленный вблизи водного потока (рис. 100). С приподнятого конца ящика устроен загрузочный воротник с металлической крупной сеткой; в другом его конце набиты плинтусы, у отвес- ных стенок которых задерживаются при промывке тяжелые ми- нералы и среди них ценные компоненты — золото, платина, кас- ситерит, вольфрамит и др. Для более полного улавливания зо- лота на дно бутары набивается грубошерстное сукно. Промывка пробы на бутаре производится на металлической сетке, куда высыпается материал пробы, под струей воды, подведенной к бутаре по желобу или шлангу. При этом крупные куски и галька отбрасываются в сторону, а мелочь с потоком мути про- ходит через бутару, оставляя на ее дне свой ценный груз. Раз- меры бутары для промывки разведочных проб: длина 2 м, ши- рина 40—60 см, высота 60—80 см. Угол наклона дна бутары 8—10°. Производительность на такой бутаре от 3 до 6 м3 в смену. 244
Новый ручной прибор для пром!>1вки проб золотоносных пес- ков (РОП-2) менее громоздок в сравнении с бутарой. Он со- стоит из следующих основных частей: сетчатого барабана, ванны, контрольного шлюза и эфелесборника. Устанавливается прибор около зумпфа емкостью не менее 0,2 м3, наполняемого водой по мере надобности. Производительность РОП-2 от 1,5 до 2 м3 песков в смену. Отработка алмазных песков усложняется ввиду очень ма- лых содержаний ценных минералов в россыпи и относительно небольшой их плотности. Поэтому пробы алмазоносных песков берутся в больших объемах, от которых отделяются части раз- мерами 1—3 м3. Эта часть пробы служит для определения со- держаний тяжелой фракции по классам крупности, выхода шлиха, петрографического состава песков и шлиха по классам, степени промывистости песков. После этого производится об- работка всей пробы с преимущественным отбором шлихов из- тех фракций, где возможно накопление алмазов. Промывка про- изводится на бутарах, устроенных с таким расчетом, чтобы от- бирался в основном материал крупностью от 0,2 до 16 мм, где концентрируются практически все алмазы. При опробовании россыпей в период разведки почти всегда выполняется механический анализ песков и ситовый анализ шлиха с целью определения соотношения в объемных процен- тах материала различных фракций по крупности. Знание этих соотношений для песков и ценного минерала важно при реше- нии вопросов обогащения песков и извлечения полезных компо- нентов из них. Для промывки крупных проб из россыпей используются обо- гатительные установки, предназначаемые для опытной эксплуа- тации россыпных месторождений и обладающие большей про- изводительностью по сравнению с простейшими промывочными устройствами, описанными выше. ИСПЫТАНИЯ ПРОБ ^Испытания проб, отбираемых в процессе разведки место- рождений полезных ископаемых, делятся на следующие группы: 1) химико-аналитические и ядерно-физические исследования с целью определения химического состава полезного ископае- мого, содержаний полезных компонентов и вредных примесей; 2) минералогические исследования для выяснения минераль- ного состава, размеров минеральных зерен, текстур и структур- полезного ископаемого; 3) технические испытания, позволяющие выяснить физиче- ские свойства полезного ископаемого или полезных минералов,, заключенных в нем, для оценки качества полезного ископае- мого и решения вопросов отработки месторождения; 4) технологические испытания, предпринимаемые для выяс- нения наиболее эффективного способа переработки или прямого использования полезного ископаемого. / 245-
Все эти исследования выполняются в специальных лабора- ториях или на промышленных установках.) Рассмотрение много- численных и разнообразных методик таких исследований не входит в задачу данного курса. Поэтому ниже излагаются лишь некоторые сведения об испытаниях проб полезного ископае- мого, дающие самые общие представления об этих испытаниях для понимания их существа и назначения, необходимые для геолога-разведчика при оценке результатов соответствующих анализов и испытаний. I Химико-аналитические исследования выполняются обычно в лабораториях, организованных в системе геологической службы или на горных предприятиях в районе поисковых и раз- ведочных работ. |На ранних стадиях изучения месторождений преобладают скоростные способы определения химического со- става проб — капельный, полярографический, атомно-сорбцион- ный и наиболее распространенный спектральный. Высокая чувствительность, возможность одновременного определения многих элементов (более 30), быстрота и дешевизна полуколи- чественного спектрального анализа, а также компактное изло- жение результатов анализа на фотографиях и ряд других пре- имуществ обусловили широкое его распространение в последние годы. р'очные химические анализы массовых проб являются осно- вой определения качества и запасов полезного ископаемого по результатам разведочных работ./Наиболее жесткие требования к точности химических анализов предъявляются при опробова- нии бедных руд. Даже небольшие ошибки в определении содер- жаний полезных компонентов в бедных рудах могут привести к тому, что промышленное месторождение или его часть будут •оценены как непригодные для использования, если в результате ошибок анализов содержания полезных компонентов будут за- нижены. IВ комплексных полезных ископаемых по каждой пробе или по сериям проб определяется несколько полезных компонентов. Чтобы правильно установить компоненты, подлежащие точному химическому анализу в пробах, целесообразно воспользоваться данными предшествовавших спектральных анализов этих или подобных проб. Шолуколичественный спектральный анализ по- кажет, какие компоненты можно ожидать в промышленных концентрациях или какие вредные примеси могут превышать допустимые пределы; тогда определение содержаний названных элементов более точными и дорогостоящими химическими ме- тодами будет достаточно обоснованным. Нерационально исследовать пробы разной представительно- сти с одинаковой наивысшей степенью точности. Поэтому за- казчик должен сообщать в лабораторию известные данные о со- ставе направляемых проб — химическом или минеральном, а также указывать допустимые погрешности определения со- держаний компонентов. 346
] Минералогические исследования проводятся как на полиро- ванных или прозрачных шлифах, так и на рыхлом материале из естественных песков или дробленых руд. Они служат для выполнения четырех задач: 1) предварительного разделения полезного ископаемого на сорта соответственно его природным типам и предполагаемым технологическим свойствам; 2) опре- деления содержания некоторых полезных компонентов в рудах, когда последние не подвергаются массовым химическим анали- зам при разведке; 3) корректировки данных химических анали- зов проб; 4) фазовых, фракционных и других анализов при тех- нологических испытаниях проб. / f Выяснение минерального состава руды и ее структурно-тек- стурных особенностей дает возможность различать руды окис- ленные, первичные и смешанные./В пределах каждого типа мо- гут быть выделены минералогические более сложные и менее сложные руды по составу полезных компонентов в них. Среди однотипных по минеральному составу руд возможно выделение богатых и бедных по содержанию полезного компонента. Раз- личная крупность минеральных зерен и их сростков может по- служить основанием для разделения руды на сорта по различию их поведения при переработке полезного ископаемого. Предва- рительное выделение типов и сортов руд в результате минера- логических исследований в некоторых случаях требует под- тверждения химико-аналитическими данными. 1 При разведке многих месторождений благородных и редких металлов или драгоценных минералов минералогические иссле- дования проб являются единственным способом определения качества полезного ископаемого и содержания полезного ком- понента в шлихах из песков или из искусственно измельчен- ного каменного материала так называемых «протолочек» рудных проб. Золото в шлихах отделяется отдувкой прочих, бо- лее легких минералов или амальгамацией, когда преобладает тонколистовое золото, способное уноситься при отдувке вме- сте с легкими минералами. Содержание касситерита, вольфра- мита, монацита, циркона и колумбита в шлихе определяется путем подсчета зерен по фракциям различной крупности. Опре- деление алмазов производится в концентрате из пробы при помощи рентгеновских лучей и расчет их содержания выполня- ется на основании минералогических исследований. Своеоб- разны минералогические исследования для определения каче- ства и содержаний таких полезных минералов, как асбест, слюда, корунд, пьезокварц и др. ^Корректировать данные химических анализов проб при по- мощи минералогических исследований того же материала воз- можно в ряде случаев, когда имеют место грубые ошибки химического анализа или путаница результатов относительно нумерации исходных проб. Сопоставление результатов минера- логических исследований (наблюдений) и химических анализов позволяет установить несоответствие элементарного состава 247
полезного ископаемого по химическому анализу и минералоги- ческому исследованию; тем самым обнаруживается ошибка в определении его качества. /При технологических испытаниях проб полезных ископае- мых минералогические исследования проводятся и с исходным материалом пробы, и с ее частями, представленными различ- ными фракциями или продуктами переработки. |Эти исследова- ния неотъемлемы от опытов по переработке минерального сырья, так как расшифровывают ход процесса по любой техно- логической схеме. / Технические испытания проводятся в целях: 1) определения качества некоторых видов минерального сырья; 2) выяснения горнотехнических условий отработки месторождения; 3) уста- новления объемной массы полезного ископаемого по сортам для подсчета его запасов. ( ( Технические испытания ископаемых углей, горючих слан- цев и торфа производятся путем сжигания и нагрева. Они по- зволяют выяснить долю горячей части (кокс, летучие) и него- рючей (влага, зола), калорийность топлива (теплотворную спо- собность), измеряемую количеством выделенного тепла при полном сгорании 1 кг топлива. Технические испытания асбесто- вого волокна проводятся с целью определения его прочности, тонкости и гибкости, кислотоупорности, огнестойкости, тепло- проводности и электропроводности./Эти показатели, характери- зующие качество минерального сырья, выполняются в специа- лизированных лабораториях. Качество слюды определяется ее электротехническими свойствами, термической стойкостью и про- зрачностью. Эти технические характеристики слюды выясня- ются в лабораторных условиях на мономинеральных фракциях проб — отбираются пластины слюды на испытания массой до 5 кг. Оптические минералы и драгоценные камни подвергаются специфическим испытаниям их физических свойств, которые являются решающими в определении качества этих минераль- ных видов. /Технические испытания минерального сырья, важные для его отработки, заключаются в определении крепости, кускова- тости руд или гранулометрического состава песков, коэффи- циента разрыхления, пластичности, сопротивления раздавлива- нию, степени разбухания при намокании глин, пористости и влагоемкости твердых пород и др.1 Большая часть этих испыта- ний проводится в специальных лабораториях, но некоторые возможны в полевых условиях и не требуют сложного оборудо- вания. Так, например, влажность руды можно определить пу- тем ее взвешивания во влажном состоянии и после просушки; коэффициент разрыхления горней породы или полезного иско- паемого определяется как отношение объема отбитой руды (по- роды) к ее объему в целике — тот и другой объемы замеряются на месте работ. Определение крепости породы для присвоения ей категории по буримости надежнее всего определяется с по- 248
мощью хронометража в проходческом забое или на буровой вышке. ^Определение объемной массы полезного ископаемого в це- лике, необходимое для подсчета запасов полезного ископае- мого, может быть выполнено как в полевых, так и в лаборатор- ных условиях. Для лаборатории требуются типичные образцы массой от долей килограмма до 2—3 кг, которые подвер- гаются измерению и взвешиванию на лабораторных приборах. Наиболее распространенными способами определения объемной массы по малым образцам плотных пород и руд являются: оп- ределение объема образца в мерном стакане и взвешивание его на технических весах; способ взвешивания образца в воде и воздухе (гидростатический)Сильно пористые образцы перед определением их объема взвешиваются, затем парафинируются, т. е. покрываются тонким слоем парафина для изоляции пор и пустот внутри образца от внешней среды; парафинированный образец погружается в мерный стакан для определения его объема. । При гидростатическом взвешивании объемная масса об- разца вычисляется как отношение где Р' — масса образца в воздухе; Р" — масса образца в воде. Для пикнометрического способа определения объемной массы мелкой фракции (пески или дробленый материал) рас- четная формула имеет вид: d ________2_____ П <? + (Pi-P2) где Pi — масса пикнометра после заполнения его жидкостью; Q — масса навески; Р? — масса пикнометра после вытеснения жидкости материалом навески. | у Однако наиболее представительными являются пробы боль- шой массы из горных выработок, где объемная масса в про- цессе проходки последних определяется путем взвешивания от- битого полезного ископаемого и измерения объема выработки или ее части, где это полезное ископаемое было отбито. 1В неко- торых случаях объемную массу целесообразно определять по монолитам, для чего высекается брус правильной формы, тща- тельно измеряется рулеткой или линейкой и взвешивается. Во всех способах определения объемной массы полезного ископае- мого наиболее затруднительно достаточно точное определение объема, масса же всегда может быть определена с высокой сте- пенью точности. Расчет объемной массы валовой пробы или монолита опре- деляется из отношения dB = P/V, где Р—масса отбитой в гор- ной выработке руды (породы) или монолита; V — объем гор- ной выработки или монолита. 249
Объемная масса определяется также на основании изме- ренной плотности полезного ископаемого или горной породы с учетом их пористости. Современными геофизическими мето- дами плотность измеряется с точностью +1—2 %. | Технологические испытания проб полезных ископаемых про- изводятся для установления технологической схемы их перера- ботки или уточнения и изменения текущего технологического процесса, если изменяется качественный состав полезного ис- копаемого, поступающего в переработку,i{B начальные стадии разведки месторождения технологические испытания проводятся только для решения вопроса о возможности рациональной пе- реработки минерального сырья, которое может быть получено на разведываемом месторождении. В стадию предварительной разведки месторождения, а иногда и при поисково-оценочных работах технологические испытания проводятся в предваритель- ном порядке обычно в лабораториях.» В процессе детальной раз- ведки и в начальный период эксплуатации месторождения тех- нологические испытания уже носят производственный характер и осуществляются на опытных или уже действующих промыш- ленных предприятиях, потребляющих данное сырье. В этот пе- риод испытываются пробы по всем промышленным сортам по- лезного ископаемого и на основании испытаний разрабатыва- ются технологические схемы переработки минерального сырья. Пробы руд отбираются для технологических испытаний на обогатимость или на плавку./Технологические испытания ме- таллических руд обычно начинаются со спектрального их ана- лиза. Затем выполняется полный химический анализ руды по комплексу тех элементов, которые установлены спектральным анализом в значительном количестве.^Для определения содер- жания драгоценных металлов проводится пробирный anannsj Одновременно с изучением химического состава руды произво- дится минералогический анализ рудного материала по фрак- циям крупности: определяются все рудные и нерудные мине- ралы, слагающие руду, их размеры и формы выделений. В зависимости от характера полезного ископаемого эти минера- логические исследования производятся при помощи микроскопа или бинокулярной лупы. Другие вспомогательные исследова- ния— люминесцентные, радиометрические, термический анализ и т. п.— проводятся по мере необходимости для установления минеральных форм проявления различных элементов в руде. Последние бывают заключены в одном или нескольких мине- ралах в виде определенных химических соединений или в каче- стве механических или изоморфных примесей. При этом важно установить наличие свободных зерен полезного минерала и его участие в сростках с другими нерудными минералами, долю тех и других проявлений полезного минерала в материале пробы при разной крупности этого материала. Для выбора технологи- ческой схемы обогащения руды решающее значение имеют фи- зико-механические свойства минералов, крупность свободных 250
зерен полезного минерала и их формы. Например, крупные классы минеральной массы (2—20 мм) могут обогащаться от- садкой в тяжелых суспензиях или магнитной сепарацией; мел- кие (0,2—2 мм)—концентрацией на столах, электромагнитной сепарацией, агитационным выщелачиванием; тонкие (0,02— 0,2 мм)—флотацией, выщелачиванием; весьма тонкие (0,002— 0,02)—отмучиванием. Руды сплошные с массивной текстурой обычно идут в плавку без обогащения. )Технологические испытания проб из россыпей преследуют главным образом цель выяснения поведения различных видов полезных минералов при промывке песков. Зная содержание в песках шлихового, свободного тонкого и связанного золота, можно установить наиболее рациональную схему переработки золотоносных песков.(Для этого от валовой пробы берется часть (0,3—0,4 м3) и тщательно промывается на бутаре. Хвосты клас- сифицируются по крупности, мелкие фракции подвергаются амальгамации с целью улавливания плавучего тонкого золота. Концентрат-шлих, полученный промывкой на бутаре, доводится на лотке; при этом хвосты доводки также амальгамируются после отсадки. Галечная крупная фракция просушивается, раз- деляется по классам крупности и каждый класс дробится и обрабатывается подобно рудным пробам. От каждого класса берется средняя проба на пробирный анализ. Пробирному ана- лизу подвергаются также хвосты амальгамации. Таким обра- зом выясняется распределение золота по фракциям крупности материала и его поведение при отмывке песков для установле- ния производственной технологической схемы их переработки. Вторая задача технологических испытаний песков состоит в вы- явлении попутных полезных компонентов и их распределении по фракциям пробы. Она решается минералогическим изучением шлихов на всех стадиях исследования технологической пробы песков. ^Технологические испытания ископаемых углей ведутся по двум видам проб: пластово-дифференциальным, характеризую- щим качество угля в каждом пласте мощностью 0,5—1 м (до 2—3 м), и пластово-промышленной, которая характеризует ка- чество угля по всей совокупности угольных слоев и прослоев пустых пород в пределах угленосной пачки, вынимаемой цели- ком при отработке месторождения.^голь после отбора пробы должен анализироваться немедленно во избежание окисления и соответственного изменения его свойств.(Основными показа- телями качества угля в условиях лабораторного анализа ма- териала пробы являются: содержание влаги на рабочее топ- ливо и аналитической влаги, содержание золы на абсолютно сухое вещество, содержание серы на абсолютно сухое вещество, летучих на горючую массу угля, теплота сгорания на горючую массу и низшая теплота сгорания на рабочее топливо./ Кроме того, для коксующихся углей выясняется выход кокса. Данные по дифференциальным и промышленной пробам на каждом 251
участке месторождения позволяют решать вопросы селективной добычи угля и наиболее рационального его использования. ( Технологические испытания пробы асбестовой руды направ- лены на установление ее сортов и рациональной схемы перера- ботки. В лаборатории проба последовательно дробится до круп- ности 20; 6,3 и 1,5 мм. После каждого дробления производится механическое грохочение материала. При этом асбестовое во- локно, как более легкое, сосредоточивается на поверхности фракции в каждом сите и оно снимается волосяной щеткой для дальнейшей обработки и технических испытаний.1 Сортность асбестового волокна определяется на специальном просеиваю- щем аппарате, состоящем из четырех секций с ситами размером 0,7; 0,4 и 0,25 мм. Сорт асбеста определяется по преобладаю- щему количеству крупного или мелкого волокна и результатам технических испытаний этого волокна. Кроме того, описанное испытание рядовой пробы асбестовой руды дает возможность установить технологию ее переработки в производственном мас- штабе. / Пробы для технологических испытаний слюдоносных пегма- титов берутся большие и прежде всего подвергаются рудораз- борке. При этом отбираются куски пробы, содержащие кри- сталлы мусковита площадью более 4 см2. Отобранный забой- ный сырец взвешивается и измеряется объем слюдоносного пегматита по выработке, где отбита минеральная масса пробы.// Так определяется содержание забойного сырца мусковита в ки- лограммах на 1 м3 слюдоносного пегматита.i Определения про- мышленного сырца и колотой слюды производятся в специали- зированных лабораториях. В итоге определяется качественный показатель слюдоносного пегматита (в KI см—). Качество са- м3 мой слюды в процессе технологических исследований пробы слюдоносных пегматитов выясняется в результате соответствую- щих технических испытаний. Слюдяные пегматиты в ряде слу- чаев содержат высококачественное керамическое сырье. По- этому одновременно с исследованиями пегматита на слюду дол- жны производиться исследования на керамическое сырье и выяснение возможного технологического режима разделения слюды и полевого шпата. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ БЕЗ ОТБОРА ПРОБ По некоторым признакам возможно определение качества полезного ископаемого на месте его залегания без отбора пробы и последующих операций ее обработки и испытаний. Среди ме- тодов определения качества полезного ископаемого без отбора проб различаются геолого-минералогические и геофизические. Геолого-минералогические методы определения качества по- лезного ископаемого довольно разнообразны. Так, при крупных 252
выделениях рудного минерала, хорошо различимых в обнаже- нии, производится обмер кристаллов и определение их относи- тельного содержания по занимаемой площади в обнажении — берилла в пегматитах или асбеста в серпентинитах. Хорошим вспомогательным средством при визуальном определении каче- ства шеелитовых, цирконовых и радиоактивных руд может по- служить люминоскоп. Полевое определение качества пьезооп- тических минералов выполняется по системе внешних призна- ков, по пробным сколам, прозрачности, по рисунку травления поверхности. Все эти и другие методы прямых визуальных на- блюдений и измерений минеральных выделений в натуре явля- ются собственно минералогическими способами определения качества полезного ископаемого, а в случае применения микро- скопа для этих целей называются оптико-минералогическими. Но последние следует относить уже к лабораторным методи- кам. Кроме минералогических способов с прямыми наблюде- ниями и измерениями разработаны некоторые способы косвен- ных определений содержаний полезных компонентов по мине- ралогическим наблюдениям в обнажениях при поисках и разведках месторождений. Таковы описываемые ниже способы, основанные на минералогических аналогиях. Определение качества по типам руд основано на закономерной зависимости содержаний полезных компонен- тов руд и вредных примесей от минерального состава этих руд. Почти на каждом месторождении можно выделить несколько типов руды, отличающихся минеральным составом или количе- ством полезного минерала—от сплошных его скоплений в мас- сивных текстурах до редких вкрапленников. Такие природные типы руды легко различаются в обнажениях при разведке. По- скольку каждому типу руды свойственно достаточно устойчивое содержание полезного компонента, появляется возможность оп- ределять это содержание визуально, без отбора проб всюду, где обнажается тот или другой тип руды. Для практического применения данного способа определе- ния содержаний полезного компонента по типам руд устанав- ливаются эталонные значения типа как по минеральному ком- плексу в типичных штуфах, так и по содержанию металлов в эталонных пробах; последних должно быть 30—50 шт. с соот- ветствующими зарисовками мест взятия проб — по ним выво- дится среднее содержание полезных компонентов и вредных примесей по типу руды. Одновременно выясняется средняя объемная масса руды данного типа. В производственных условиях определения качества полез- ного ископаемого (сорта угля, асбеста, содержания металла и др.) осуществляются на основании подробной геологической зарисовки обнажения, подлежащего качественной оценке. На этой зарисовке ограничиваются разные типы полезного иско- паемого (рис. 101) и вычисляются площади каждого типа. Вы- явленные таким образом площади распространения типа полез- 253
Рис. 101. Зарисовка забоя блока 18-й западной жилы Карабашского колче- данного месторождения по типам руд (по Н. В. Иванову). 1 — пиритизированиые кварц-серицитовые сланцы; 2 — сланцеватые серноколчеданные руды (1 тип); 3 — массивные среднезернистые и равномернозерннстые руды (II тип); 4 — массивные порфнровидные серноколчеданные руды (III тип); 5 — неяснополосча- тые иеравномернозернистые медьсодержащие руды (IV тип); 6 — полосчатые медьсо- держащие руды, обогащенные халькопиритом и сфалеритом (V тип); 7 — кварц-сери- цитовые сланцы ного ископаемого служат затем для подсчетов его объемов и запасов, а по эталонным содержаниям для каждого типа может быть подсчитано среднее содержание металла по зарисовке для всего обнажения — средневзвешенное по площади распростра- нения типов: _____ CjSi c2S2 + . . . + cnSn С/СП_1 5i + S2 + . . . Sn где Ci, с2, ..сп — средние содержания полезного компонента по типам руды; Si, S2, . Sn— площади распространения ти- пов руды на обнажении (по зарисовке). Определение качества по типам разрезов становится возможным благодаря зависимости содержаний по- лезных компонентов в руде или иных качественных показате- лей полезного ископаемого (зольности угля, размеров пластин слюды и т. п.) от строения залежи полезного ископаемого по мощности. На месторождениях уплощенной формы (пластовых, пластообразных, линзообразных) обычно расположение разно- видностей полезного ископаемого или его чередование с пу- стыми прослоями пород прослеживается довольно устойчиво на значительных интервалах таких залежей по их простиранию или падению. Поэтому при разведке месторождений названных мор- фологических видов многие разведочные пересечения оказыва- ются однотипными по своему строению и качеству полезного ископаемого. Ввиду этого можно достаточно точно определять качество полезного ископаемого по аналогии между разведоч- ными пересечениями, т. е. без отбора проб руды в каждом из однотипных пересечений. Практически этот метод определения качества полезного ис- копаемого осуществляется путем тщательной геологической до- кументации разведочных пересечений и установления эталон- ных значений качества по химическим анализам проб несколь- ких типичных пересечений. Затем каждое новое разведочное 254
пересечение сравнивается с эталонами на основании геологиче- ской документации и относится к тому или иному типу раз- реза. Содержания полезных компонентов в этих новых пересе- чениях определяются по аналогии, как и другие показатели качества полезного ископаемого, свойственные эталонным зна- чениям. Рекомендуется делать контрольные анализы по каж- дому типу разрезов через пятое или десятое разведочное пере- сечение ввиду возможных колебаний качественных показателей внутри одного и того же типа. Определение качества методом корреляции основано на закономерных минералогических и геохимических связях компонентов полезного ископаемого. Если такие связи выражаются в прямой или обратной корреляционной зависимо- сти, то возможно определение одного компонента в зависимости ст содержания другого. Также можно выявлять распределение компонента по минеральным видам, если установлена корреля- ционная связь между последними. Все эти определения каче- ства полезного ископаемого без отбора проб требуют предвари- тельных исследований с целью выявления корреляционных за- висимостей. Для этого по каждому природному типу полезного ископаемого должно быть отобрано 20—30 рядовых разведоч- ных проб, равномерно распределенных в пределах объекта раз- ведки. В отобранных пробах точными методами производятся анализы всех полезных и вредных компонентов и выясняются связи между нх содержаниями в каждой пробе. При этом ред- кие и рассеянные элементы изучаются в мономинеральных про- бах и их содержания определяются в каждом минеральном виде. Наличие корреляционной связи и «теснота» этой связи мо- гут быть установлены как вычислением, так и графически. Если коэффициент корреляции установлен надежно и его зна- чение больше 0,5, т. е. имеется довольно тесная корреляцион- ная зависимость между двумя компонентами руды, то можно вычислить уравнение регрессии, которое позволит рассчитать содержание сопутствующего элемента по содержанию главного: i/ = ax+b, где у— содержание элемента-спутника, вычисляемое без ана- лиза, %; а — отношение содержания в руде элемента-спутника к содержанию главного элемента, установленное предшествую- щими исследованиями; b — содержание главного элемента, оп- ределенное аналитически, %; х — содержание элемента-спут- ника в руде при нулевом содержании главного элемента, %. Геофизические методы определения качества полезного иско- паемого, в частности определения содержаний полезных компо- нентов в рудах, основываются на закономерных связях опреде- ленных физических свойств полезного ископаемого с его качеством (табл. 23). Они выполняются при каротаже буровых скважин и в разведочных горных выработках с помощью специальных приборов. Техник-геолог должен уметь выполнять 255
256 Таблица 23 Ядерно-геофизические методы определения содержания полезных компонентов в рудах Типы месторождений и РУД Методы Аппаратура Минимально определяемое содержание, % в целике в пробе Медные Рентгено-радиометрически и (PPM) БРА-6, РПС-4, «Минерал-4» 0.1 0,5 0,04—0,1 Полиметаллические Гамма-гамма метод (ГГМ), рентгено- радиометрический (PPM) СРП-2, СРП-2к, СРП-68, РСР-3. РСР-2, «Квант,» «Ми- нерал-4», ФРАД-1, РПС-4, РРША-7 0,1-0,3 0,01—0,04 Оловянные Рентгено-радиометрический (PPM), ядерный гамма-резонанс (ЯГРМ) «Квант», «Мннерал-4», ФРАД-1, РПС-4-01, РРКА-1, РРША-1, ЭФА 0,05—0,15 0,01-0,03 Вольфрамовые и молиб- деновые Рентгено-радиометрический (PPM), гамма-гамма-метод (ГГМ) «Квант», «Минсрал-4», РПС4-0.1; РРША-1, РРКА-1, РСР-3, СРП-68 0,05—0,1 0,01—0,02 Сурьмяные и ртутные Гамма-гамма-метод (ГГМ), нейтрон- нейтронный (НИМ), рентгено-ра- диометрический (PPM) РСР-2, РСР-3, СРП-68, СГС-Л-2, СРП-2, СРП-3 0,1 -0,3 0,02—0,03
Заказ № 2791 Типы месторождений и руд Методы Бокситы, нефелины, алу- ниты Нейтронно-активационный (НАМ), альфа-активационный (ААМ) Бериллий Фото-нейтронный (ФНМ) Титановые Цирконовые Тантал-ниобиевые Лопариты Радиометрический (РМ) Рентгено-радиометрический (РРМ) Флюоритовые Нейтронно-активационный (НАМ)
Продолжение табл. 23 Аппаратура Минимально определяемое содержание» % в целике в пробе НРА-3, СГС-Л-2, «Боксит» 2-4 (А12О3), 3—6 (SiO2), 1 (А12О3) __ «Берилл-3», «Берилл-4» 0,001 Д),0005 СРП-68, БРА-6, «Квант», «Минерал-4», РПС-4-0,1, ФРАД-1 0,05—0,1 (TiO2), 0,03—0,5 (Zr2O6), 0,8 (лопарит) 0,01—0,02 (ТЮ2), 0,015—0,06 (Zr2O5) НРА-3, СГЕ-Л-2 3-5 1
простейшие геофизические измерения при разведке, когда их объем невелик и нет необходимости прибегать к помощи спе- циализированной геофизической организации. Метод естественной радиоактивности широко применяется при разведке месторождений радиоактивных эле- ментов для определения содержания их в целике или в отбитой рудной массе. Для однокомпонентных урановых или ториевых руд он является основным средством массового определения ка- чества полезного ископаемого. Радиометрическое «опробование» естественных или искус- ственных обнажений в горных выработках осуществляется ра- диометрами направленного приема или обычными радиомет- рами с применением экранов, которые позволяют измерить изу- чение исследуемого объекта. Экран частично поглощает это излучение и защищает измерительный прибор от посторонних излучений окружающих горных пород или от отраженного излу- чения в тесном пространстве подземной горной выработки. На точке наблюдения производятся два измерения гамма-излуче- ния Г. без экрана Ц и с экраном Л>- Показания радиометра вы- ражаются в условных единицах, соответствующих микрорент- генам в час (1 Р/ч = 7,16667 • 10~8 А/кг). Пункты радиометриче- ских измерений располагаются линейно, подобно расположению бороздовых проб. Гильза радиометра может располагаться вдоль линии опробования или перпендикулярно к ней. В первом случае измерения получаются подобные узкой бороздовой пробе, во втором — широкой борозде. Расстояния между точками вдоль линии радиометрических измерений принимаются около 10 см. Обработка результатов измерений производится в следую- щем порядке: показания радиометра переводятся по графику эталонирования в микрорентгены в час; по каждой линии из- мерения вычисляется средняя интенсивность гамма-излучения с экраном и без экрана. Среднее содержание урана по резуль- татам измерения радиоактивности вычисляется по выражению Сер = В (/1 ^г)ср> где В — коэффициент, учитывающий особенности экрана (он является величиной постоянной для определенного экрана и типа счетчика). Шпуровое радиометрическое опробование производится при помощи специальных радиометров, снабженных тонкой гильзой •с гамма-датчиком внутри. Для защиты от устьевых смешанных излучений измерения следует начинать на глубине 20 см от устья шпура и производить через каждые 20—40 см по его глу- бине. Содержание урана в шпуре определяется по формуле С = Кш!ср, где Кш — коэффициент шпура, определяемый экспериментально для месторождения или его части; он характеризует отношение 258
содержания урана (в %) к интенсивности гамма-излучения в шпуре (в мкР/ч). Гамма-каротаж буровых скважин служит преимущественно для определения содержания радиоактивного вещества по раз- ведочному пересечению. В результате радиометрических изме- рений каротажной станцией (ДРСТ-I, РСКМ) по оси скважины устанавливаются участки повышенного радиоактивного излу- чения. Среди них могут оказаться интервалы с промышленным содержанием урана или другого радиоактивного элемента. Ав- томатический каротажный прибор вычерчивает график-диаг- рамму измеренной активности вдоль оси скважины (рис. 102). Этот график на участке скважины, где предполагается промыш- ленная концентрация урана, позволяет вычислить его среднее содержание по формуле Сер = 100, тК где S — площадь, ограниченная контуром аномального участка диаграммы; т — мощность промышленного ураноносного интер- вала по оси скважины; К— коэффициент, характеризующий от- ношение содержания урана к измеренному в скважине гамма- излучению. Метод искусственной радиоактивности, раз- работанный на медпоколчеданпых месторождениях, может при- меняться и на месторождениях других полезных ископаемых. Он основан на зависимости между содержанием некоторого компонента руды и интенсивностью излучения его искусствен- ного изотопа, образующегося под воздействием источника ней- тронов. Измерения проводятся каротажной станцией, способной ре- гистрировать электрические и радиоактивные поля. Операции производятся в следующем порядке: вначале определяется руд- ный интервал по оси скважины по кривой электрометрии (ПС); затем в каждой из точек, подлежащих измерениям радиоактив- ности, определяется натуральный фон радиоактивности. И когда каротажный снаряд поднимается на поверхность, к нему кре- пится приставка с источником нейтронов и снаряд снова спус- кается на глубину нахождения рудного интервала для так на- зываемой активации стенок скважины на этом рудном интер- вале, продолжающейся 1,5—2 ч на каждой точке активации. Через 40—50 мин после снятия облучения короткоживущие изо- топы распадаются и в массиве руды остается наведенный эф- фект радиоактивности, связанный с долгоживущими изотопами, такими, как марганцевые, медные и др. Точность определения содержания меди этим методом составляет 10—15 %. Между зольностью углей в пределах 10—50 % и активаци- онным эффектом существует устойчивая линейная зависимость, что позволяет определять зольность в естественном залегании угля нейтронно-активационным методом. 9* 259
-Д ПК и Рис. 102. Схема определе- ния стволовой мощности ураноноснон залежи (Мс) и среднего содержания урана по скважине с по- мощью гамма-каротажа. 7g— значение интенсивности гамма-излучения, соответству- ющее нижнему (бортовому) пределу содержания урана в руде Гамма-нейтронный метод, называемый еще фотонейтронным, ос- нован на реакции отщепления ней- тронов от ядер некоторых элементов гамма-квантами (фотонейтронный эф- фект). Он дает определенные резуль- таты при изучении бериллиевых руд, поскольку фотонейтронный эффект у ядер бериллия протекает при наи- меньшей затрате энергии. Измерения с целью определения содержаний бериллия в горных вы- работках или в буровых скважинах производятся при облучении иссле- дуемого участка рудного интервала гамма-лучами определенной энергии, в результате которого отщепляются нейтроны, регистрируемые соответст- вующими приборами. Количество нейтронов зависит от содержания бериллия в руде. Для фотонейтронного каротажа буровых скважин может быть ис- пользована обычная каротажная станция, если ее снабдить специаль- ным фотонейтронным снарядом. Определение содержания бе- риллия возможно при очень медленном движении каротаж- ного снаряда (не более 20 м/ч). Измерения в горных вы- работках выполняются путем профилирования забоев или стенок выработок. Метод позволяет установить содержание бе- риллия от 0,01 % и выше. Погрешности определения установ- лены в пределах 15—25 %. Га м м а-га мм a-метод определения содержания в рудах элементов с высоким номером базируется на эффекте погло- щения «мягких» гамма-лучей атомами тяжелых элементов, та- ких, как сурьма, свинец, барий, ртуть и др. Источником «мяг- кого» излучения являются радиоактивные изотопы: ртуть-203, селен-75, цезий-137. Сущность метода заключается в облучении руды и регистрации рассеянного гамма-излучения. Этот метод с источником излучения кобальт-57 нашел применение для оп- ределения качества железных руд как отбитых в горных выра- ботках, так в шпурах и в буровых скважинах. Измерительной аппаратурой являются радиометры с раз- рядными и сцинтилляционными счетчиками. Снаряд, опускае- мый в скважину или шпур, должен плотно прилегать к стенке скважины, для этого он снабжен пружиной. Для измерения по стенке выработки или по навалу отбитой руды применяется спе- циальная приставка «утюг». Точность определений содержания металла в сравнении с хи- 260
мическими анализами достигнута для железа 1—2%, для свинца 2—5%; по сурьме и ртути геофизические определения не уступают также химическим анализам в точности. Определение содержания бора в обнажении производится нейтрон-нейтронным методом с помощью переносного прибора— боромера, дающего наиболее точные результаты при содержа- ниях В2О3 от 0,5 до 18 %. ДОКУМЕНТАЦИЯ ОПРОБОВАНИЯ На каждом предприятии или в геологоразведочной органи- зации, занятой разведкой месторождений полезных ископаемых, составляются проектные чертежи для проведения отдельных разведочных горных выработок или буровых скважин; на отра- батываемых участках имеются проектные планы и разрезы намечаемых эксплуатационных выработок соответственно при- нятой системе отработки. Все эти графические материалы явля- ются исходными данными для планирования работ по опробова- нию месторождения как в период его разведки, так и в про- цессе отработки. Исходя из квартальных и месячных планов проходки разведочных, подготовительных и очистных выработок и с учетом проектных предположений о пересечениях тел полез- ных ископаемых устанавливаются объемы необходимых работ по опробованию (или определению качества полезного иско- паемого без отбора проб), подготавливаются требуемые инстру- менты и аппаратура, даются заявки в лаборатории па произ- водство тех или иных испытаний, укомплектовывается персонал пробщиков, коллекторов, техников-геологов для непосредствен- ного и вполне квалифицированного выполнения работ по опро- бованию. Таким образом/ первыми исходными документами для организации опробования являются проект разведки или отра- ботки месторождения и квартальные и месячные планы прове- дения проектируемых работу г , Документация при взятии проб взаимосвязана с геологиче- ской документацией разведочных и эксплуатационных вырабо- ток. Поэтому эти работы следует проводить там, где это воз- можно, одновременно. Журнал опробования является основным первичным доку- ментом по каждому объекту разведки — месторождению или ча- сти крупного месторождения. На эксплуатационных участках ведутся свои журналы опробования. Каждый журнал должен содержать следующие сведения: дату взятия пробы и ее номер, точное место взятия пробы, метод взятия пробы с характерис- тикой ее замеров, начальную и конечную массы пробы, описа- ние ее минерального состава, фамилию взявшего пробу. Кроме того, в журнале помещаются зарисовки мест отбора проб в гор- ных выработках (при однообразном залегании и характере тела полезного ископаемого зарисовки выполняются для группы од- нотипных проб); в журнале опробования предусматривается 261
также место (графы) для занесения результатов анализов проб после получения их из лаборатории. При определении качества полезного ископаемого без отбора проб результаты определений заносятся после соответствующей обработки геолого-минералогических или геофизических изме- рений и наблюдений. Зарисовки в разведочных выработках, вы- полняемые в полевой книжке, должны переноситься в журнал в тот же день во избежание путаницы мест зарисовок и для наилучшего чистового их выполнения, пока свежи впечатления. Рекомендуемые масштабы зарисовок забоев и стенок горных разведочных выработок от 1 : 20 до 1 : 100 в зависимости от ха- рактера и размеров тел полезного ископаемого. Документация опробования буровых скважин ведется одновременно с состав- лением разреза по каждой разведочной скважине (буровой ко- лонке) , на котором изображены конструкции скважины и геоло- гическая зарисовка по керну или шламу с учетом данных каро- тажа. Интервалы скважины, где производится отбор проб, ча- сто выносятся на отдельный лист или на свободное поле при буровой колонке и выполняются в более крупном масштабе. На этих интервалах скважины указываются номера взятых проб, размеры пробных секций, выход керна и также предусматри- ваются графы для занесения против каждой пробы результатов ее анализа (табл. 24). В случае полного отбора керна в пробу должна быть сделана его зарисовка или фотография в мас- штабе 1 : 1 или 1 : 2. При отборе больших проб на технологические испытания на каждую пробу составляется специальный паспорт, в который вносятся данные о ней на основании точных маркшейдерских измерений и взвешивания, а также краткая геолого-минералоги- ческая характеристика участка и материала пробы. Документация при обработке проб. Для каждого объекта разведки составляется своя схема обработки проб в зависимо- сти от особенностей материала пробы, ее массы и задач испы- таний. Обработка массовых разведочных проб может вестись по одной схеме, а пробы для технологических испытаний обра- батываются по другой. Кроме этих специфических схем обра- ботки материала проб в лаборатории по опробованию (пробо- разделке) могут быть изложены некоторые общие инструктив- ные указания о способах просушивания проб, объединения их и хранения. Примерная схема обработки рудных проб представ- лена на рис. 103. Схема технологической обработки пробы зо- лотосодержащих песков изображена на рис. 104. Основным учетным документом является журнал обработки проб, где фиксируются их номера, даты приемки в лабораторию и отправки на анализы, начальная и конечная массы проб. Еди- ничные пробы специального назначения — технологические, кон- трольные и т. п. — в процессе обработки подвергаются более полному учету по каждой стадии обработки, начиная от просу- шивания, объединения, дробления, промежуточных сокращений 262
263 Таблица 24 Документация опробования буровой скважины (фрагмент) Интервал проходки, м Длина керна, м Выход керна, % Описание пород 1 Номер ! пробы 1 Интервал опробования, мм га * >с го и ® е °* Rtf S О £ 74,8-78,35 3,14 80,8 Темно-серые метаморфические б и отитов ые сланцы 24244 24245 24246 75,27—76,45 76,45—77,65 77,65—78,35 1,08 1,09 0,7 0,22 0,36 Нет 78,35—80 1,6 90,8 Кварцевая жила с густой вкрапленностью гюбнерита 24247 24248 78,35—79,15 79,15—80 0,8 0,8 5 Нет 80—81,2 1,2 100 Измененные диориты. На ин- тервале 80,6—81,08 м квар- цевая жила с гюбнеритом 24249 24250 80—80,6 80,60—81,2 0,6 0,6 Нет » 81,2—87,8 6,05 90 Кварцевая жила, залегающая под углом 45° к оси керна. Состав: кварц, серицит, флю- орит, пирит 24251 24252 24253 24254 24255 24256 81,2—82,3 82,3—83,4 83,4—84,5 84,5—85,6 85,6—86,7 86,7—87,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Г_— 0,16 Нет » » » » 87,8—88,55 0,75 100 Серицит-кварцевая порода 24257 87,8-88,65 0,8 0,04 88,55-91,9 280 80,3 Кварцевая жила с пиритом, серицитом, с густой вкраплен- ностью гюбнерита 24258 24259 88,65—90,27 90,27—91,9 0,9 0,9 Нет » 91,9—95,33 2,1 60,1 Серицит-кварцевая порода 24260 91,9—93,5 1,10 0,08
Измельчение до <2=12мм вспомогательное грохочение____ o'=2,5мм I “ Иомель чение до 5р--2,5мм \о Поверочное | грохочение 5= 2,5мм ...... Исходная проба ><J СисХ=вОкг,ди=вдмм И Н=д,б V/7Щековая дродипка Щековая дробилка »s '' Смешивание Сокращение у25кг | ^Г\7Д*г Измельчение до С,^С,вмм СО валки 1 верочное просеивание I orumitjie 1 ч/пис uu u.o Mjt Поверочное просеивание д=Овмм <я I Смешивание Сокращение 1, 85кг ПД2кг — д,4вкг г—ф- 4 До' Дисковый истиратель '1 Из мель чение до в^ОДГмм Поверочное просеивание ДД,О7мм Смешивание *} вокращение I———-------------------- , Материал для составления ир'окг ь | грипповых проб Проба Дрвликат пробы Рис. 103. Схема обработки проб редкометальных руд. и кончая последней операцией разделения пробы на лаборатор- ную и дубликат с присвоением им обозначений. После обработки материал пробы, направляемый в лабора- торию и в дубликатное хранение, тщательно упаковывается, эти- кетируется и отсылается по назначению. При этом в аналитиче- скую лабораторию передается сопроводительная выписка из журнала обработки проб, в которой указываются номера проб, название объекта опробования, требуемые испытания (ана- лизы) по каждой пробе. Документация испытаний проб ведется в соответствующих специализированных лабораториях и здесь не рассматривается. В геологоразведочную организацию поступают лишь результаты 264
Исходная проба (объема, 3-0,4 м3) Тщательная промывка на бутаре с грохотам JQ-12MM { I 'к-11 | Хвосты Концентрат Галечная промывки промывки фракция I Доводка на лотке Хвосты Т „ Свободное шлиха - доводки вое золото" Классификация пасите Змм -Зим | | ^Змм Отсадка Класс еЗмм ---------- — Концентрат ♦ отсадки Хвосты отсадка —.......— ♦ Контрольное цианирование ч (д отдельных случаях) Амальгамация Амальгама Хвосты амальгамации | (черные и серые шлихи) Разваривание Л- Свободное тонкое золото" Отбор пробна минералогический анализ 1' Пробирный анализ t Связанное золото" Рис. 104. Схема технологической обработки проб золотосодержащих руд. анализов и других испытаний проб. Эти результаты излагаются в официальных письмах с приложением списков проб и данных анализов по каждой пробе или в виде актов об испытаниях еди- ничных, например технологических проб. Официальные доку- менты о результатах анализов и испытаний являются первич- ными и строго хранятся в геологоразведочной организации. Для практического пользования данными опробования при подсчетах запасов полезного ископаемого, при его добыче или при научных исследованиях результаты анализов и испытаний заносятся в журналы опробования, на колонки буровых сква- жин и другие графические материалы. Обычно в производствен- ных условиях пользуются этими журналами и к первичным до- кументам из лаборатории обращаются редко, лишь тогда, когда возникает необходимость проверить правильность записей, сде- ланных в журналах. 265
» Сводная документация опробования представляет собой из- ложение на графических материалах результатов опробования. Это обычно геолого-маркшейдерские планы и разрезы, освобож- денные от большей части геологической нагрузки, не относя- щейся прямо к характеристике тел полезных ископаемых. |Иас- штаб сводной геологической документации зависит от размеров объектов разведки и стадии изучения месторождений. При пред- варительной разведке сводные планы опробования и разрезы со- ставляются в масштабах от 1 : 2000 до 1 : 500, при детальной — от 1 : 1000 до 1 : 200, иногда для малых объектов сводная доку- ментация выполняется в масштабе 1 : 100. На планы и разрезы наносятся контуры тел полезных иско- паемых и некоторых вмещающих горных пород, существенные для понимания структуры месторождения. Разведочные, подго- товительные и очистные горные выработки показываются на планах и разрезах в своих сечениях или проекциях. Буровые скважины в плоскости разреза или вблизи нее наносятся сплошной линией и лишь те скважины, которые существенно отклонены от плоскости разреза, изображаются пунктиром в проекции на эту плоскость. Скважины, пересекшие плоскость разреза, обычно показываются на нем в пунктах пересечения тела полезного ископаемого. ^''Данные опробования на планах и разрезах изображаются соответствующими цифрами. Над знаками шурфа или сква- жины на плане опробования ставятся их номера, под ними глу- бина подсечения тела полезного ископаемого в метрах, слева — вертикальная мощность тела в метрах, справа — содержание полезного компонента (иногда двух) в процентах (для россыпей в граммах на тонну или на кубический метр). На планы выра- боток, пройденных по простиранию тела полезного ископае- мого — штреков, штолен, наносятся пробы поперечными ли- ниями. По одну сторону выработки ставится номер пробы, по другую-—опробованная мощность и содержание полезного ком- понента или другой качественный показатель. При большом числе анализируемых компонентов или других качественных по- казателей по каждой пробе или при обилии проб по выработке в местах разведочных пересечений ставятся только номера проб; мощности же тела полезного ископаемого и данные анализа проб в таких случаях выносятся в отдельную табличку на сво- бодном поле чертежа. Данные опробования очистных горных выработок наносятся на карточки — паспорта блоков или дру- гих эксплуатационных участков. В некоторых случаях на основании данных опробования же- лательно составлять чертежи изолиний мощностей и содержа- ний полезного компонента (см. рис. 80). Подобные планы, отра- жающие морфологические особенности залежей и распределе- ние в них полезных компонентов, важны для решения задач эксплуатации месторождения. 266
КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА ОПРОБОВАНИЯ ^Надежность результатов опробования Зависит от способов взятия, обработки проб и методики их анализа (испытания). Разумеется, проба должна быть представительной и поэтому решающим условием надежности данных опробования является правильный выбор места и способа отбора пробы. Но большое значение имеет и аккуратность в обработке материала пробы при подготовке его к анализам (испытаниям) и в проведении самих анализов. 10днако во всех случаях в процессе опробова- ния могут возникать и возникают более или менее значительные погрешности, зависящие от многих причин/ t Контроль опробования сводится к выяснению и оценке рас- хождений между данными основных и контрольных анализов (испытаний). Погрешности разведочного опробования подраз- деляются на случайные и систематические. Величина и знак случайной погрешности могут быть различными, появление их равновероятно. Например, при взвешивании проб одни могут оказаться с малым недовесом, а другие-—с избытком в силу случайности. Чем больше число исследуемых проб, тем меньше суммарная случайная погрешность этой совокупности проб, так как отрица- тельные и положительные отклонения взаимно компенсируются, а результирующая случайная погрешность является алгебраи- ческой суммой погрешностей всех проб. Систематические по- грешности опробования возникают под воздействием постоян- ных причин, например в результате разубоживания пробы при ее отборе или вследствие применения методики анализа, посто- янно завышающей или занижающей содержание компонента против его фактического содержания. \К.онтроль отбора проб является наиболее трудной задачей, так как ни одна из проб, отбираемых в разведочных горных выработках или в буровых скважинах, неповторима. В телах по- лезных ископаемых, сравнительно однородных, с невысокой сте- пенью изменчивости содержаний полезных компонентов сосед- ние пробы похожи друг на друга, поэтому в этих случаях при- менимо повторное взятие таких же или других более надежных проб рядом с ранее отобранной, контролируемой пробой. '(Так, вдоль скважины проходится шурф с целью контроля пробоот- бора; по нему отбираются контрольные пробы в тех же интер- валах, в которых были взяты пробы по скважине, бороздовые по стенкам шурфа или валовые на всю массу вынутой руды с каждого интервала. Однако не всегда имеется возможность пройти горные выработки по линии буровых скважин, особенно глубоких. В этом случае проводятся исследования, позволяю- щие ответить косвенно на вопрос о достоверности данных опро- бования керна. Прежде всего устанавливается наличие или от- сутствие зависимости содержания полезного компонента от вы- хода керна. 267
Такую систематику следует вести на основании данных от- дельных проб по каждому виду бурения и по различным диа- метрам отдельно; участки должны быть однородными по своему геологическому строению. Статистический анализ полученных данных позволяет выяснить, что происходит при снижении вы- хода керна: обеднение его за счет избирательного истирания по- лезных минералов или, наоборот, обогащение за счет истирания минералов вмещающих пород. Так выясняются возможные по- грешности определения содержания полезного компонента по керну, имеющие систематический характер. Наряду с этим про- водится экспериментальная обработка и анализы вторых поло- винок керна, если массовое опробование велось по половинам керна; этим устанавливаются возможные случайные погрешно- сти за счет неравноценности разных половинок керна. Для кон- троля опробования керна применимо бурение параллельных скважин большего диаметра, что позволяет получать пробы большего объема и веса, а следовательно обладающие большей представительностью. В последнее время все чаще применя- ется каротаж (радиоактивный, рентгенометрический и др.), ко- торый позволяет определять содержание полезных компонентов с точностью, не уступающей точности химических анализов проб. В горных разведочных выработках, вскрывающих полезное ископаемое, контрольные пробы могут быть взяты тем же спо- собом, что и контролируемые, например бороздовым: при этом борозды должны располагаться наложением одна на другую или рядом. Нередко для контроля применяются борозды боль- шего сечения, так как они более представительны. Интересные данные могут быть получены при рассеве материала пробы на фракции по крупности частиц с последующими анализами каж- дой фракции. Результаты таких экспериментов показывают сте- пень обогащения различных фракций полезным компонентом и дают возможность судить о последствиях потери той или дру- гой фракции в процессе опробования. В других случаях бывает целесообразным контролировать отдельную бороздовую пробу задирковой, покрывающей площадь влияния контролируемой бороздовой пробы. [Однако когда контролю подвергаются весьма изменчивые неоднородные тела полезных ископаемых, то сравнения единич- ных пар проб теряет смысл, так как каждая контрольная проба заведомо не будет соответствовать контролируемой. Тогда воз- можен лишь групповой контроль нескольких проб на некотором участке также несколькими новыми пробами на этом же уча- стке. Такое контрольное опробование бывает целесообразным по участку распространения определенного природного типа или промышленного сорта полезного ископаемого.IВ случае группо- вого контрольного опробования безразлично расположение кон- трольных проб относительно контролируемых; важно лишь то, чтобы первые были расположены равномерно по всему объекту 268
контроля и достаточно представительными как по своему рас- положению, так и по числу. Рекомендуется следующее число контрольных проб в зависимости от распределения компонентов в рудах (по В. М. Крейтеру): для равномерного—15—20, для неравномерного — 35—40, для весьма неравномерного — 50—60. ф общем случае для ориентировочных расчетов числа необ- ходимых контрольных проб можно воспользоваться выраже- нием вариационной статистики п = (Vct: Рс)2, в которое под- ставляются значение коэффициента вариации содержаний ком- понента Vc, определенное по всем пробам с контролируемого участка, и значение допустимой погрешности определений Рс при доверительной вероятности t. . ^Основными причинами погрешностей взятия проб в горных выработках являются: а) неравномерное выкрашивание частей рудного тела из-за различной твердости и вязкости при отборе борозды или задиркового слоя; б) разная мощность слоев и со- ответственно различное количество материала, попадающего в бороздовую пробу со стенки и с кровли выработки вследствие косого расположения пробной борозды относительно элементов залегания тела полезного ископаемого; в) разная длина бога- тых слоев (полос) рудного тела, попадающих в валовую или задпрковую пробу при наклонном его положении, в сравнении с горизонтальным или вертикальным залеганием (рис. 105)/] Причинами погрешности пробоотбора из разведочных сква- жин могут быть: 1) весьма неравномерное распределение полез- ных компонентов в керне буровой скважины, определяющее не- равномерность частей столбика керна (половин или четвертей), и, следовательно, различные результаты анализов, не соответ- ствующие содержанию этих полезных компонентов на опробуе- мом интервале скважины; 2) избирательное истирание керна, вследствие чего он обедняется одними компонентами и обога- щается другими; 3) засорение пробы вывалами из стенок сква- жины: 4) искажение состава шлама вследствие опускания тя- желых частиц в нижнюю часть к забою скважины; 5) запазды- вание шлама и мути в промывочной жидкости. 1 При отборе контрольных проб нужно по возможности уст- ранять вышеуказанные причины погрешностей пробоотбора пу- тем тщательных замеров и предупреждения нарушений предста- вительности отбираемого материала в контрольных скважинах или шурфах. Г Контрольные и контролируемые пробы должны отбираться с небольшим разрывом во времени, так как те и другие могут оказаться несопоставимыми вследствие окисления, вымывания водами или выкрашивания полезного ископаемого. Обработка контрольных и контролируемых проб должна производиться по одинаковой схеме, если размеры тех и других проб позволяют это. Желательно также, чтобы основные и контрольные пробы анализировались при одинаковых условиях: одним и тем же методом, в одной и той же лаборатории и тем же аналитиком. 269
Рис. 105. Распределение ценного компонента в забое (точки), обусловливающее корреляцию между его со- держанием и длиной рудных полос (по Б. И. Гал- кину). 1 — известняк; 2 — сланец; 3 — рудное тело, наклонно зале- гающее Рис. 106. Боковой пробоотборник конструкции Н. С. Левченко (нижняя часть). / — буровой колонковый снаряд; 2 — отклоняющий клин; 3 — контейнер; 4 — прижимная пружина; 5 — пробка Для контроля опробования буровых скважин, особенно при малом выходе керна,1 могут применяться различные пробоот- борники: боковые с задавливанием’ в стенку скважины, враща- тельного действия, режущие, снаряды дробящего действия (стреляющие). Эти приспособления отбирают материал из сте- нок скважины в соответствующем интервале. На рис. 106 по- казан пробоотборник Н. С. Левченко, представляющий собой буровой снаряд с отклоняющим клином и раскрепляющим уст- ройством, действующим под давлением промывочной жидкости. 1 Колонковый снаряд отклоняется клином к стенке скважины и выбуривает образцы породы (руды) в дефектном интервале скважины, падающие в контейнер в нижней части пробоотбор- ника. Проходка пробоотборника за рейс до 3 м. В некоторых случаях, как, например, на угольных месторож- дениях и месторождениях радиоактивных руд, контроль опро- бования буровых скважин возможен при помощи соответствую- щего каротажа. Чтобы осуществить контроль опробования с достаточной сте- пенью надежности, должны быть проконтролированы также процессы обработки и анализов проб. i Контроль обработки проб необходим периодически, так как в процессе сокращения, перемешивания или просеивания воз- можны систематические погрешности из-за избирательных по- терь наиболее тяжелых или, напротив, наиболее, легких частиц.) Однако в большинстве случаев процесс обработки проб полез- ных ископаемых не несет систематической ошибки, а случайные 270
погрешности, если они не влекут крупных нарушений про- цесса — недоизмельчения материала или неверного разделения пробы и т. п., взаимно компенсируют друг друга при повторе- нии операций обработки. [Контроль обработки пробы обычно производится путем па- раллельной обработки и последующих анализов как материала самой пробы, отделяемого при сокращении, так и отбросов, ко- торые образуются при сокращении пробы. Таким образом ана- лизируется весь материал пробы по частям, полученным при ее сокращении./ Сравнение результатов анализов частей пробы попарно в каждой стадии обработки пробы показывает, на- сколько равномерно распределяется полезный компонент между двумя половинами пробы — сокращаемой и отбираемой на ис- пытания. Разумеется, что все части пробы должны анализиро- ваться одинаковым методом, одновременно и по возможности одним и тем же лицом. Для суждения о качестве обработки проб в данной лабора- тории следует иметь материалы контроля обработки 30—40 проб одного и того же полезного ископаемого, которые могут быть получены не одновременно, а на протяжении небольшого периода (2—3 месяцев). 1Если результаты контроля обработки проб показывают от- сутствие систематической погрешности в отношении содержа- ния компонентов в разных частях обрабатываемых проб, а ве- личина случайной погрешности не выходит за пределы пер- вых процентов, то принятый способ и схема обработки проб удовлетворительны, f В противном случае должен быть из- менен процесс обработки или заменено непригодное обору- дование. [Контроль анализов проб осуществляется двумя путями: внутренним и внешним. Внутренний контроль проводится с целью выявления случайных погрешностей в работе лабора- тории, постоянно обслуживающей разведочные работы на дан- ном месторождении. Он производится посредством повторного анализа материала проб, зашифрованных под другими номе- рами. Этот материал отбирается из остатка или дубликата ранее анализировавшейся пробы для сравнения результатов того и другого ряда анализов|[(порядок контроля и необходи- мое число контрольных проб для различных месторождений устанавливаются инструкциями ГКЗ). Рекомендуется для каж- дой стадии разведки регулярно выполнять контрольные ана- лизы проб каждого типа или сорта полезного ископаемого. Ре- зультаты контроля обрабатываются по классам содержаний каждого полезного компонента раздельно по различным перио- дам разведки (год, квартал). Анализы из разных лабораторий обрабатываются также раздельно. Для уверенной оценки ре- зультатов лабораторных испытаний число проб по каждому классу содержаний должно быть не менее 30. Попарное сопо- ставление основных и контрольных анализов позволяет вычис- 271
лить среднеквадратическое отклонение единичного определения по формуле / £(^q2)2 ’= V ---------------- где т — число контрольных проб; и с»2 — содержания по- лезного компонента по рядовому и контрольному анализам. Это среднеквадратическое отклонение, отнесенное к сред- нему содержанию из всей суммы контрольных и основных ана- лизов, дает величину относительной погрешности, характери- зующую случайную погрешность определений каждой из сравниваемых пар анализов. Она не должна превышать уста- новленные допуски, приведенные в инструкциях ГКЗ СССР по каждому виду полезных ископаемых (табл. 25). В случае превы- шения допустимых погрешностей химических анализов требу- ется повторение основных анализов всех проб по их дубликатам. I Внешний контроль предназначается для выявления системати- ческой ошибки в работе лаборатории, выполняющей основные анализы, при помощи другой, как правило, более высокого класса лаборатории. На внешний контроль снова отделяется по правилам квартования материал из остатка или дубликата пробы.| Следует подвергать внешнему контролю те пробы, ко- торые давались на внутренний контроль для сопоставления всех трех определений по каждой пробе. На внешний контроль с объекта следует направлять не менее 20 проб каждого типа или сорта полезного ископаемого. При этом указываются ми- неральный состав и примерное содержание полезных компонен- тов в пробах, но не сообщаются точные данные анализов мест- ной лаборатории. При определении качества полезного ископаемого на месте его залегания без отбора проб данные геолого-минералогиче- ских или геофизических измерений должны контролироваться достаточно надежными методами. На основании опыта гамма- опробования контролю химическими анализами должны подвер- гаться геофизические измерения на интервалах линейных проб 50—100 м в объемах: 10 % при коэффициенте вариации содер- жания полезного компонента 40 % —100 % и 15 % при коэффи- циенте вариации более 100 %. Заключительным звеном контроля анализов разведочных проб является сопоставление результатов основных анализов (испытаний) с результатами анализов внутреннего и внешнего контроля, предпочтительно по одним и тем же пробам. Такое сопоставление может быть сделано простым сравнением основ- ных и контрольных анализов (табл. 26), в результате чего вы- ясняются максимальные и средние размеры отклонений со зна- ком плюс или минус. Величины отклонений дают представле- ние о погрешности анализов. Результаты внешнего контроля 272
Таблица 25 Допустимые случайные Погрешности определения содержаний некоторых металлов в пробе _________________ Компо- нент Содержа- ние ком- понента в руде- % Средняя случай- ная пог- решность, % Компо- нент Содержание компонента в РУДе» % Средняя случай- ная пог- решность, % Компо- нент Содержание компонента в руде» % Средняя случай- ная пог- решность, % Компо- нент Содержа- ние ком- понента в руде, % Средняя случай- ная пог- решность, % Железо >45 30—45 20—30 10—20 1,5 2 2,5 3 Свинец >10 5-10 2—5 1—2 0,5—1 0,2-0,5 0,1—0,2 2,5 3,5 6 8,5 11 13 17 Олово >5 1—5 0,5—1 0,2—0,5 0,1—0,2 0,05—0,1 3 6 7,5 10 15 20 Ртуть >1 0,5—1 0,1—0,5 0,05—0,1 2,5 3,5 6 10 Марганец >22 13—22 5—13 3-5 0,5—3 0,2—0,5 1,2 2 2,5 3,5 6 10 Сурьма >10 5—10 2—5 0,5-2 0,1—0,5 <0,1 2,5 3,5 5,5 12 20 30 Трех- окись воль- фрама >5 2—5 1—2 0,5—1 0,2—0,5 0,1—0,2 0,05—0,1 0,02—0,05 6 7 8 9 12 16 18 25 Цинк >10 5—10 2-5 1-2 0,5—1 0,2—0,5 0,1—0,2 2,5 3,5 6 8,5 11 13 17 Глинозем >70 50—70 30—50 25-30 15—25 10—15 5—10 1,3 1,5 2,5 3,5 4,5 5 6,5 Золото 128 64—128 16—64 4—16 1—4 0,5—1 <0,5 4 4,5 10 18 25 30 30 Молиб- ден >1 0,5—1 0,2-0,5 0,1—0,2 0,05—0,1 0,02—0,5 3,5 6 8,5 13 18 23 Никель 1-2 0,5—1 0,2-0,5 5 7 10 Медь to ПрИМ >5 3-5 1-3 0,5- 1 0,2—0,5 0,1—0,2 0,05—0,1 е ч а и и е. С 2,5 4,5 5,5 8,5 13 17 25 одержание Кобальт золота и с >1 0,5—1 0,1—0,5 0,05—0,1 0,01—0,05 гребра дано в 2,5 3,5 6 10 25 7т. Мышь- як >2 0,5—2 0,05—0,5 0,01—0,05 0,01 3 6 16 25 30 Серебро 100—300 30—100 10—30 1—10 0,5—1 7 12 15 22 25
Таблица 26 Сопоставление результатов основных и контрольных анализов (по А. П. Прокофьеву) Содержание металла» % Отклонения Содержание металла» % Отклонения- по основным анализам по контроль- ным анали- зам по основным анализам по контроль- ным анали- зам 2,15 2,51 + 0,36 2,42 2,64 + 0,22 2,48 1,98 —0,5 4,01 3,96 —0,06 1,95 2,15 + 0,2 2,09 2,22 + 0,13 3,41 2,41 — 1 2,47 2,23 —0,24 2,01 2,06 +0,05 3,81 3,56 —0,25 3,14 2.98 —0,16 4,12 4,01 —0,11 3,85 3,99 + 0,14 3,56 3,21 —0,35 2,12 1,9 —0,22 2,87 3,12 +0,25 1,98 2,16 + 0,18 2,35 2,96 +0,61 2,16 1,89 —0,27 2,71 2,98 + 0,27 2,55 2,75 +0,2 3,83 3,41 —0,42 2,69 3,96 + 1,27 4,31 4,18 —0,13 1,99 2,18 + 0,19 2,75 3,28 +0,53 2,49 2,21 —0,28 1,98 2,08 +0,1 3,51 2,98 —0,53 1,89 2,09 + 0,2 3,72 3,51 —0,21 3,21 3,02 —0,19 3,9 3,71 —0,19 3,44 2,99 —0,45 2,86 3,15 + 0,29 Итого 100,78 100,41 10,75 должны обрабатываться также по периодам и по разным лабо- раториям раздельно. Систематическое расхождение с учетом его знака определяется по формулам: где d — систематическое среднее расхождение в абсолютных величинах (%, г/т, г/м3); dT — относительное среднее система- тическое расхождение (в %); с1с, С;к —содержания полез- ного компонента по контрольному и основному анализам: со — средняя концентрация компонента в классе его содержаний по т пробам, полученная из данных анализов основной лабора- тории. По получении анализов внешнего контроля и сравнения их с данными контролируемой лаборатории выясняются наличие 274
или отсутствие систематической погрешности в работе послед- ней. Явное преобладание одного знака отклонений дает осно- вание утверждать, что имеется систематическая ошибка. В этом случае можно установить поправочный коэффициент Ка к ре- зультатам анализов соответствующей группы проб. Он пред- ставляет собой отношение среднего содержания компонентов по контрольным анализам ск к среднему содержанию по основ- ным анализам со : Ло = ск/со. Применять поправочный коэффициент следует не к каждой отдельной пробе, а к группе проб, характеризующих соответ- ствующий участок объекта разведки (выработку, пласт, блок и т. д.). /Если по результатам контроля анализов установлено систе- матическое расхождение в данных основной и контролирующей лаборатории, то осуществляется арбитражный контроль, выпол- няемый наиболее совершенной лабораторией с достаточно опыт- ным персоналом. Он служит для: а) выявления лаборатории, допускающей систематическую погрешность в анализах; б) ус- тановления причин систематических погрешностей; в) уточне- ния величины систематической погрешности; г) решения о вве- дении соответствующих поправочных коэффициентов. / /^Для арбитражного контроля используются лабораторные дубликаты рядовых проб, подвергавшихся внутреннему и внеш- нему контролю, в количествах 30—40 проб по каждому классу содержаний. 1 Обработка результатов арбитражных анализов проводится так же, как и результатов предшествующего внешнего кон- троля. При установлении систематической погрешности в ана- лизы лаборатории, ее допустившей, вводится поправка Ка = = 1---—- , где dr — относительное систематическое расхожде- 100 ние результатов основных и арбитражных анализов, %. ПОНЯТИЕ ОБ ОПРОБОВАНИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ Отбор и анализ проб воды производится как из естествен- ных источников, так и из специальных гидрогеологических сква- жин или различных разведочных выработок. При гидрогеоло- гической съемке и поисках из каждого водоносного горизонта или поверхностного водоема и водотока достаточно отобрать по одной пробе воды на полный анализ. В стадии предварительной разведки опробование ведется с расчетом освещения особенно- стей химического состава вод как по глубине, так и по площади объекта разведки. При детальных разведках отбор проб под- чинен задачам более детальных гидрогеологических исследова- ний и наблюдений за изменением качества вод во времени. Изменение химического состава вод с глубиной выясняется путем периодического опробования глубоких скважин, пересе- кающих водоносные горизонты. Для опробования нижележа- 275
щего горизонта верхние водоносные горизонты изолируются об- садными трубами. Перед отбором пробы должна быть прове- дена прокачка скважины, чтобы удалить из нее посторонние для опробуемого интервала жидкости и механическое загрязне- ние воды твердыми частицами. В процессе опытных откачек из центральной скважины от- бирается по одной пробе воды на полный химический анализ в конце каждого понижения. Из источников, намечаемых для питьевого водоснабжения, берутся пробы не только для хими- ческих, но и для бактериологических анализов. Для отбора проб в скважинах применяются желонки или специальные пробоотборники и водоносы, предназначенные для взятия пробы воды с определенного интервала скважины. Для послойного опробования водоносного горизонта имеются филь- тры специальной конструкции («промывочный», «шнековый»). В источнике или при самоизливе воды из горной выработки или буровой скважины проба отбирается непосредственно из струи воды. В фонтанирующей скважине проба может отби- раться из струи воды через 1—2 ч после начала фонтани- рования. Для полного химического анализа должно быть взято 1,5— 2 л воды; для сокращенного анализа достаточно 1 л. В сильно минерализованных водах объемы проб могут быть уменьшены вдвое — соответственно до 1 и 0,5 л. Для определения агрессив- ности воды отбираются 0,3—0,4 л. Пробы воды должны транс- портироваться и храниться в стеклянных бутылках с плотно притертыми пробками. В некоторых случаях практикуется за- ливка пробок парафином или сургучом. Качество подземных вод определяется количеством и соот- ношением содержащихся в них положительных и отрицатель- ных ионов, содержанием недиссоциированных веществ, реакцией кислотности pH и некоторыми другими показателями. Вода, предназначенная для питьевого водоснабжения, должна быть прозрачной, без запаха и не заражена болезнетворными микро- организмами. Для централизованного питьевого водоснабжения сухой остаток воды не должен превышать 1000 мг/л: общая жесткость воды — 7,2 мг-экв/л; содержание свинца — не более 0,1 мг/л; мышьяка — не более 0,05; фтора — 1,5; меди — 3; цинка — 5 мг/л. Воды, используемые для орошения полей, ана- лизируются с целью определения температуры воды, а также общего содержания растворимых солей и их состава. В резуль- тате анализов вычисляется так называемый ирригационный ко- эффициент. Он выражается высотой столба воды (в мм), кото- рый при испарении дает количество щелочей, достаточное для того, чтобы почва стала вредной для большинства культурных растений до глубины 1,2 м. При опробовании термальных вод и минеральных источников, кроме определений их химического состава, измеряется температура у забоя скважины и на вы- соте излива, определяется содержание различных газов как на 276
месте излива (сероводород, углекислота), так и в лаборатории при производстве полных химических и радиометрических ис- следований. Все названные и другие испытания проб выполня- ются в специализированных лабораториях. Отбор и анализ проб нефти отличаются разнообразием. В начальный период поисково-разведочного процесса при встрече горных пород, которые по внешним признакам пред- ставляются пропитанными нефтью, берутся пробы на качест- венный анализ для подтверждения нефтеносности этих пород. В пробирку помещают 2—3 см3 измельченной породы и зали- вают таким же количеством бензина. По окраске жидкости можно судить о степени насыщенности породы нефтью. Прока- ливание образца нефтеносной породы в пламени паяльной трубки сопровождается выделением дыма с запахом жженой резины. В процессе разведки выявленного месторождения нефти отбор проб производится исключительно из буровых скважин. При появлении нефти в скважине производится отбор пробы в зависимости от интенсивности нефтепроявления — вычерпы- ванием или наливом при фонтанировании. В скважинах удар- ного бурения пробы отбираются желонкой — не менее 2 л жид- кости. В случае обильного выхода нефти от струи отбирается- обычно 3 л. В процессе разведочного бурения должно проводиться опро- бование по каждому интервалу скважины, пересекающему неф- теносный горизонт. На месте производства работ (на буровой- вышке) определяется величина пластового и забойного давле- ния, примерный состав жидкости по соотношению в ней нефти, воды, газа, плотности нефти. Все это вместе с отбором проб на- зывается испытанием пласта или горизонта. Такие испытания' могут проводиться сверху вниз и снизу вверх по скважине. В практике чаще применяется испытание горизонтов снизу вверх. Для этого в скважину опускается колонна обсадных труб- до забоя с цементированием затрубного пространства выше про- дуктивных горизонтов. Затем против очередного горизонта, на- меченного к опробованию, простреливаются дыры и произво- дится откачивание жидкости из скважины до тех пор, пока не- пойдет нефть из данного пласта. После взятия проб нефти ко- лонну заливают цементом до дыр и после затвердения послед- него переходят к опробованию вышележащего горизонта. В пос- леднее время применяются специальные снаряды различных конструкций, называемые испытателями пластов. Наиболее достоверные данные о качестве нефти получаются' при пробной эксплуатации как из поисковых, так и из разведоч- ных скважин. Длительность пробной эксплуатации от 1 до- 6 мес. За это время периодически отбираются пробы нефти (через 5—10 дней). Испытание проб нефти заключается в ее элементарном ана - лизе и фракционной (дробной) перегонке. Элементарный ана- лиз выполняется общими методами органической химии; глав- 277
ними компонентами, подлежащими определению, являются во- дород, углерод, азот и сера. При элементарном анализе опреде- ляются также следующие показатели: плотность нефти при тем- пературе 0 и 15,5 °C: вязкость нефти при температуре 15,5 и 85 °C; температура вспышки и теплотворность при помощи ка- лориметра. Последнюю можно вычислить ориентировочно по формуле Д. И. Менделеева Q = 81C + 300H —26(0—5Л), кДж/кг, где 8Л — сера, участвующая в горении (сера летучая). Технические свойства нефти в первом приближении устанав- ливаются путем дробной перегонки при двух температурных ин- тервалах: от атмосферной в момент опыта до 150 °C и вторым нагревом выше 150 °C. В первой фракции возгоняются наиболее легкие продукты — нафт и газолин, во второй накапливаются керосиновые и соляровые дистилляты. В остатке от перегонки находятся смазочные масла и парафин. Отбор и анализ проб газа из естественного его выхода или разведочной скважины требуют некоторых простейших подго- товительных операций. Каптаж газа из почвы осуществляется при помощи опрокинутой воронки, присыпанной землей (рис. 107). Газирующая скважина закрывается пробкой или колпаком с отверстиями для газоотводной трубки. Существует несколько способов взятия пробы газа. Способ вытеснения воды заключается в наполнении газом сосуда с водой, опрокинутого в резервуар также с водой (рис. 108). Если давление газа под воронкой и в каучуковой трубке слишком мало, то приходится засасывать газ в бутыль путем подъема ее с таким расчетом, чтобы уровень воды в бу- тыли был как можно выше уровня воды в открытом сосуде, с ко- торым бутыль сообщается горловиной. Способ продувания газом представляет собой вы- теснение воздуха из сосуда струей поступающей в него газовой пробы. Соответственно бутыль герметически закупоривается и через пробку к ней подводятся две трубки — одна для нагнета- Рис. 107. Подготовка сухого естественного выхода газа для взятия пробы. 1 — воронка металлическая; 2 — засыпка земля- ная Рис. 108. Наполнение бутыли газом путем засасывания. 1 — газоподводящая каучуковая трубка; 2 — барометрическая трубка 278
ния газа, а другая для свободного выхода вытесняемого из бу- тыли воздуха. Первая трубка опускается до самого дна сосуда. Для надежного вытеснения воздуха следует пропустить через бутыль десятикратный объем опробуемого газа. Способ заполнения резинового баллона подо- бен надуванию футбольной камеры или воздушного шара. Газ под давлением подводится к баллону и последний надувается. Следует иметь в виду, что активные газы способны разъедать резину, поэтому данный способ применим для опробования не всякого газа. Другие способы отбора газовых проб, основанные на искусственном вакууме, требуют специальной аппаратуры. Обычные разведочные пробы отбираются в объемах 1—2 л. При мощных газовых фонтанах для детальных исследований и производственных опытов отбираются большие пробы газа в баллоны емкостью 30—50 л. Исследования газа ведутся в специализированных лаборато- риях.
Глава 6 ПРИМЕРЫ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых •осуществляются в различных природных условиях. Поэтому приведенные ниже фактические сведения по изучению место- рождений в Советском Союзе не могут отразить всего многооб- разия волнующих открытий и кропотливых работ по разведке месторождений для обоснования их промышленного использо- вания. Здесь описаны лишь некоторые примеры находок и раз- ведки наиболее распространенных месторождений полезных ис- копаемых. При всем различии работ и комплексов технических средств, применяемых на поисках и разведках месторождений различ- ных полезных ископаемых, существует много общего в методике поисковых работ в определенных природных, ландшафтных ус- ловиях или в методах разведки однотипных по формам и ус- ловиям залегания месторождений. Так, обнаженные на поверх- ности месторождения открываются обычно по характерным их выходам; слепые же залежи руд выявляются на глубине с по- мощью геофизических методов и путем бурения единичных раз- ведочных скважин. Из выявленных месторождений некоторые, как, например, пластовые и пластообразные, разведываются од- нотипными буровыми системами, несмотря на их качественные различия; разведка рудных жил — золотых или молибденовых, оловянных или редкометальных — не обходится без значитель- ной доли подземных горных разведочных выработок, прослежи- вающих их по простиранию с частым бороздовым опробованием на ряде горизонтов. При этом только плотность сети буровых скважин или подземных горных выработок может существенно отличаться в зависимости от размеров тел и степени изменчи- вости основных свойств различных пластообразных или жиль- ных месторождений. Разведке россыпей свойственны специфи- > ческие системы и технические средства для опробования с про- мывкой песков. Приведенное ниже описание поисков и разведки выполнено на примерах типичных представителей важнейших морфологических групп месторождений твердых полезных иско- паемых: 1) крупных пластовых и пластообразных; 2) крупных тел, близких к изометричным: 3) средних и малых жильных тел; 4) мелких тел разнообразных, обычно неправильных форм. Приведены также отдельные примеры разведки месторождений жидких и газообразных полезных ископаемых. При ознакомлении с изложенным ниже фактическим мате- риалом о поисках и разведке месторождений полезных ископае- .280
мых следует помнить, что описания, отражая практику геолого- разведочного дела, дают представления о методике разведки» имевшей место в действительности, со всеми достоинствами и недостатками. ПОИСКИ В ИТАТСКОМ РАЙОНЕ И РАЗВЕДКА БАРАНДАТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ БУРОГО УГЛЯ В Итатском районе Канско-Ачинского угольного бассейна в 1959 г. было открыто Барандатское месторождение. До этого были известны лишь выходы угольных пластов, и местное на- селение использовало уголь в небольших количествах для быто- вых нужд. Первые поисковые скважины, пробуренные в 1958 к выявили угольный пласт мощностью до 70 м. Слоистые горные породы вместе с пластами угля залегают полого, слагая широкую мульду. Падение угольных пластов в периферических частях мульды от 2 до 8°, в центральной ча- сти залегание практически горизонтальное. В первый период поисковых работ для площади предпола- гаемой угленосности была составлена геологическая карта с на- несением всех выявленных выходов угольных пластов. Затем площадь месторождения подвергалась разбуриванию скважи- нами по профилям, отстоящим друг от друга на 2—4 км. В про- филях скважины были пробурены через 1—2 км. В результате- была выявлена угленосность на площади 250 км2. С 1960 по 1962 г. на месторождении проводилась предвари- тельная разведка. Разведочное бурение было сосредоточено на восточном крыле мульды, где угольные пласты обладают наи- большей мощностью. Разведочные линии ориентировались- вкрест простирания выходов, в результате чего получилась веерообразная схема расположения линий (рис. 109). Среднее расстояние между разведочными линиями составляло 1500— 2000 м, между скважинами в линиях — от 500 до 1000 м. Изучение качества угля, для чего отбирались пробы боль- шой массы, показало, что бурые угли Барандатского месторож- дения могут использоваться как энергетическое топливо и в качестве сырья для химической промышленности. Они мало- сернисты, дают относительно немного золы при сгорании, тепло- творная их способность около 15 453 кДж/кг. По материалам предварительной разведки было установ- лено, что участки I—IV наиболее благоприятны для освоения и поэтому на них были поставлены детальные разведочные ра- боты в первую очередь. Детальная разведка началась в 1962 г. и закончилась на этих участках в 1963 г. При детальной раз- ведке сеть вертикальных разведочных скважин сгущалась вчет- веро путем деления расстояний между скважинами предвари- тельной разведки пополам. Таким образом, расстояния между скважинами детальной разведки составили от 250 до 500 м, в не- 281
Рис. 109. Схема Барандатского месторождения (по Г. Г. Позднякову). 1— почвенно-растительный слой; 2 — сланцы; 3 — угольные пласты; 4 — горельники; 5 — скважины поисково-разведочные; 6 — скважины на участке сгущения при пред- варительной разведке; 7—условные границы разведочных участков. Римскими цифрами обозначены номера разведочных участков
которых случаях — до 1000 м. Всего было пробурено разведоч- ных скважин к моменту окончания детальной разведки на пер- воочередных участках 530 при средней глубине немногим более 100 м. Наибольшая глубина скважин составила 300 м. Благодаря спокойному залеганию угольных пластов, боль- шой мощности и неглубоким разведочным скважинам, дающим наиболее точные сведения, данные разведки отличаются высо- кой достоверностью. Ввиду этого и при значительном числе разведочных пересечений запасы углей на участках детальной разведки квалифицировались в основном по категории А. При расстояниях между скважинами около 1000 м запасы угля от- носились к категории В. На основании подсчитанных запасов угля, выяснения гидро- геологических особенностей месторождения и горно-технических условий разработки установлена пригодность месторождения для открытых добычных работ. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА БОКСИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ НА СЕВЕРНОМ УРАЛЕ Северо-Уральская группа бокситовых месторождений нахо- дится на восточном склоне Уральского хребта. Пластообразные бокситовые залежи приурочены к толще из- вестняков, слагающих крыло крупной Шегильтанекой синкли- нали. Они расположены на светлых массивных нижнедевонских известняках петропавловской свиты и перекрываются битуми- нозными известняками эйфельского яруса, переходящими в из- вестково-глинистые битуминозные сланцы. Выходы бокситонос- ного горизонта протягиваются в меридиональном направлении узкой полосой на 30 км. Весь комплекс горных пород с боксито- носным горизонтом падает на восток вначале полого, а затем более круто — под углом до 50°. Толща разбита разрывными нарушениями на ряд блоков, смещенных относительно друг Друга. Поисковые работы на бокситы были начаты в 1930 г. и ста- вились на отдельных участках в пределах бокситоносной полосы. По мере находок высококачественных скоплений боксита начи- нались разведочные работы на участке. В результате вдоль еди- ной бокситоносной зоны выделялось несколько разобщенных безрудными промежутками бокситоворудных площадей, полу- чивших названия месторождений: Красная Шапочка, Кальин- ское, Ново-Кальинское, Черемуховское. Первое было обнару- жено в 1931 г. Ново-Кальинское — в 1955 г. Разведка месторождений Северо-Уральской бокситовой полосы началась с довольно детального изучения приповерхност- ных частей залежей, обнаженных на выходах и залегающих по- лого с углом падения 5—10°. Эти части месторождений разве- дывались шурфами по сеткам 50X20 и 50X12 м с последую- щим сгущением до 25x20 и 25X12 м. По результатам разведки 283
подсчитывались запасы категорий А и В, начиналась в некото- рых местах отработка бокситовых залежей карьерами и под- земными выработками. Более глубокие горизонты месторождений не подвергались разведке прежде всего потому, что выяснились весьма сложные гидрогеологические условия отработки месторождения из-за мощного трещинно-карстового массива подземных вод. Притоки подземных вод в горные выработки в отдельных вскрытиях достигают 1500 м3. Однако вскоре выяснилось, что такая ча- стичная разведка приповерхностной части месторождений недо- статочна — требовалось уточнение перспектив минерально-сырь- евой базы. В 40-х годах началась широкая разведка северо- уральских месторождений на глубину. В первый период глубинной разведки, соответствующей при- мерно современным требованиям к предварительной разведке, месторождения освещались сетями скважин колонкового бурения 200X100 и 200X200 м. Затем до глубин около 400 м разве- дочные сети сгущались до 100X100 и 70X70 м. По установив- шейся традиции запасы бокситов на предварительно разведан- ных участках относились к категории Сь а запасы, подсчитан- ные по сгущенным сетям, квалифицировались по категориям В и А. Более глубокие горизонты месторождений разведывались весьма редкими буровыми пересечениями на расстояниях 400— 500 м друг от друга; запасы бокситов, выявленных на этих глу- бинах, отнесены к категории Сг. Сравнения на отдельных участках подсчитанных при раз- ведке запасов с количеством добытого там минерального сырья и достаточно точно учтенных потерь при отработке показали, что расхождения составляют по участкам с запасами категорий А + В около 10%, по участкам с запасами категории Cj около 50 % (на Черемуховском месторождении). При этом по Италь- янскому месторождению было установлено, что расхождения в определении качественных показателей бокситов (содержаний глинозема и кремнезема; кремневого модуля и марки боксита) по разведочным и эксплуатационным данным не выходят за пределы 10—15 %. Ввиду того что бокситы североуральских месторождений сло- жены литологически различными образованиями, отличимыми по внешним признакам, и представлены разными промышлен- ными сортами, опробование проводилось исключительно секци- онное. В горных выработках длина секции составляла 0,5 м, иногда на контактах залежей она уменьшалась до 0,25 м; сече- ние борозды 10x5 см. От керна скважин пробы отбирались по метровым и полуметровым интервалам: в пробу поступала по- ловина столбика керна. Для технологических испытаний в ла- бораториях отбирались пробы из горных выработок массой 100—200 кг, для испытаний на заводе в пробу брались массы боксита в 20—50 т. В результате разведочных работ, проводившихся на место- 284
рождениях более 20 лет, выяснены достаточно подробно как геологическое строение отдельных месторождений, так и раз- меры, формы и условия залегания бокситовых тел до глубин 1200—1400 м. Залежи боксита приурочены в основном к отри- цательным формам древнего рельефа палеозойских известня- ков. Соответственно залежи отличаются непостоянством мощно- сти и прерывистостью. Мощность их колеблется от долей метра до 40 м. Строение залежей сложное, в них выделяются три ча- сти: верхняя, у висячего блока, сложенная пестроцветными бок- ситами, средняя, сложенная красными бокситами, и нижняя, представленная известняково-бокситовой брекчией. Красные бок- ситы составляют от 70 до 90 % объема залежей. Качество бок- ситов высокое — преобладающими марками являются Б-1, Б-2, Б-3. Содержание глинозема по отдельным участкам варьирует в пределах 45,8—57,2 %, содержание кремнезема редко выходит за пределы 10 %. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ДЖЕЗКАЗГАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ МЕДИСТЫХ ПЕСЧАНИКОВ Месторождение Джезказган в Центральном Казахстане из- вестно с давних времен, о чем свидетельствуют древние выра- ботки на выходах рудных залежей, окрашенных в яркий зеле- ный цвет. Однако прежние представления о нем были неполны, что выяснилось впоследствии в результате большого объема разведочных работ. Только благодаря тщательному изучению месторождения и проведению разведочных работ на обширных площадях слож- ное месторождение медистых песчаников приобрело современ- ное свое значение гигантской кладовой медных руд. Месторождение приурочено к джезказганской песчано-слан- цевой свите пермо-карбона. Продуктивная толща серых песча- ников карбона перекрывается красноцветными песчаниками и пестроцветными отложениями перми. Общая мощность джез- казганской свиты 635—680 м (рис. ПО). Джезказганская свита смята в пологие складки с флексуро- образными перегибами. В одной из синклиналей этой складча- Рис. ПО. Схематический геологический разрез Джезказганского месторож- дения медистых песчаников. / — верхний отдел джезказганской свиты; 2 — серые рудоносные песчаники (нижиий отдел); 3 — красноцветиые песчаники и алевролиты (нижиий отдел); 4 — песчаники и известняки визе; 5 — рудные залежи 285
той зоны и находится месторождение. Слои джезказганской свиты залегают полого и горизонтально в куполовидных «сун- дучных» поднятиях, в зоне флексур и разрывных нарушений падение слоев становится более крутым, достигая местами 60°. Площадь Джезказганского месторождения разделяется ус- ловно на шесть промышленных участков: Покро-Север, Покро- Юго-Запад, Златоуст, Крестовский, Анненский и Акчий-Спас- ский. В вертикальном разрезе выделены десять рудоносных го- ризонтов, в каждом из которых известны один или несколько рудных слоев, разобщенных безрудными слоями и пачками. Разведка части месторождения началась в 1906—1915 гг., когда и был построен небольшой медеплавильный завод в Кар- сакпае для выплавки наиболее богатых руд, добывавшихся вы- борочно в пределах обширных залежей медистых песчаников, сложенных вкрапленными рудами. Основательная разведка всего Джезказганского месторождения начата в конце 20-х годов и продолжается до настоящего времени. К середине 50-х годов месторождение было полностью оконтурено и на значи- тельной своей части разведано детально. Основным видом разведочных выработок служили сква- жины колонкового бурения, проходившиеся как на выходах ру- доносных горизонтов, так и на глубины до 700 м по вертикали. Канавы и мелкие шурфы применялись лишь в начальный пе- риод изучения месторождения для вскрытия выходов и отбора проб большой массы. Поисково-разведочное бурение на обширной площади, где прогнозировались закрытые рудоносные структуры, проводилось по редким профилям с расстояниями между ними до 1500 м и между скважинами в профилях от 600 до 900 м. Эти редкие разведочные пересечения позволили грубо очертить площадь распространения промышленного оруденения, и на некоторых участках, примыкающих к ранее детально разведанным частям месторождения, по данным редких пересечений были опреде- лены запасы медных руд по категории Сг. Для разведки перспективных площадей Джезказганского месторождения была принята в основном ромбическая сеть бу- ровых вертикальных скважин. Для выявления запасов катего- рии С] использовалась сеть с расстояниями между скважинами около 300 м, для категории В — 150 м, для категории А — 75 м. Значительная часть месторождения была разведана сразу по сети 150Х150 м; на участках Златоуст, Анненском и Акчий- Спасском начальная разведочная сеть принималась 300X300 м. По пяти детально изученным и почти полностью отработан- ным залежам проводились сравнения данных разведки и экс- плуатации. При этом сравнивались разведочные данные по се- тям 75X75, 150X150 и 300X300 м. Оказалось, что погрешности определения запасов при наиболее густой разведочной сети на- ходятся в пределах 1 —15 %, при сети 150X150 — 8—50 % и при сети 300X300— 11—41 %. Очевидно, что сеть 150X150 м 286
в отношении точности определения величины запасов не имеет особых преимуществ по сравнению с более редкой сетью. В результате проведенных многолетних разведочных работ выяснились геологическое строение и морфологические свой- ства всего Джезказганского месторождения. Оно в общих чер- тах представляет собой пластообразное прерывистое скопление рудного вещества, рассредоточенного в вертикальном разрезе на множество отдельных залежей. Всего на месторождении вы- деляется свыше 100 прерывистых пластообразных рудных зале- жей, объединяющих около 400 компактных рудных тел, которые залегают на глубинах до 500 м. Длина залежей от 400 до 3500 м, ширина от 100 до 1500 м, мощность от 0,5 до 20 м; сред- ние мощности залежей от 4 до 9 м. Только тысячи разведочных пересечений, выполненных в пределах месторождения, позво- лили расчленить это сложное прерывистое скопление руд и оконтурить залежи. Определение качества медных руд выполнено в основном по керну буровых разведочных скважин. Интервалы опробования обычно 1—1,5 м уменьшились вблизи контакта залежей до 0,5 м. Если выход керна был менее 70 %, то обязательным было опробование шлама и мути. Состав руд сравнительно простой: главными рудными мине- ралами являются борнит, халькопирит и халькозин. В северной части месторождения вместе с медью распространен свинец в форме галенита. Значительное количество серебра в рудах связано с борнитом. В целом на месторождении выделяются два типа руд: медные и медно-свинцовые. Различные соотношения рудных минералов и разная степень окисления определили сле- дующие технологические сорта руд: медные сульфидные, состав- ляющие более 90 % общего количества запасов; медные окис- ленные с преобладанием карбонатов и силикатов меди; медные смешанные с различными соотношениями сульфидов и карбо- натов меди; медно-свинцовые сульфидные с промышленными содержаниями свинца; свинцовые сульфидные. поиски и разведка месторождений цинково-свинцовых РУД В геологическом строении месторождения принимают участие карбонатные породы верхнего девона, перекрытые карбонатной толщей нижнего карбона мощностью от 430 до 1000 м. Породы фаменского яруса верхнего девона смяты в виде крупной анти- клинали северо-западного простирания, осложненной мелкой складчатостью и разрывными нарушениями — сбросами и надви- гами. Последние играют важную роль в современной структуре рудного поля. Амплитуды перемещения толщ по крупным нару- шениям достигают 200 м, а в некоторых случаях 1000 м. На дислоцированных толщах палеозоя лежат красноцветные гипсо- носные песчано-глинистые отложения верхнего мела. Все пло- 287
щади покрыты маломощным чехлом рыхлых четвертичных от- ложений. Промышленное оруденение находится в пределах до- ломитизированных известняков и слоистых «ленточных» доло- митов фаменского яруса. Рудные выходы наблюдаются во мно- гих местах в размытом ядре складчатой структуры. В период разведки выполнено детальное геологическое кар- тирование площади месторождения в масштабе 1 : 10 000, со- провождавшееся проходкой картировочных и поисковых канав, мелких шурфов и расчисток; проведены металлометрическая съемка, магнитометрическое картирование и электропрофилиро- вание. С помощью металлометрии выявлены ореолы рассеяния свинца. Метод ВЭЗ дал возможность определять мощность на- носов. Методика разведки месторождения была принята исходя из пластовой формы рудных залежей с относительно равномерным распределением свинца, приуроченности оруденения к одному горизонту в стратиграфическом разрезе и пологого залегания рудоносного горизонта на большой площади. Все это дало воз- можность избрать достаточно эффективную систему вертикаль- ных разрезов буровыми скважинами. Применение горных подземных выработок для разведки было ограничено некоторыми небольшими участками с крутым падением рудных залежей у выходов на поверхность (участки Мухамед и Северный) в период детальной разведки и подго- товки этих участков к отработке. Плотность разведочной сети для всего месторождения была принята всюду одинаковой ввиду однообразного оруденения. Сложная тектоника, разобщившая единый рудоносный горизонт на несколько смещенных и разноориентированных блоков, и зна- чительная прерывистость оруденения послужили основанием для выбора довольно густой разведочной сети. Поисковое бурение проводилось по профилям, ориентированным вкрест простира- ния рудоносных структур, через 1000 м профиль от профиля. Скважины в профилях бурились примерно через 200 м. Такие глубинные поиски позволили выяснить общую структуру место- рождения и выявить участки с промышленным оруденением. Затем для разведки месторождения, проводившейся по отдель- ным крупным его частям в разное время, была принята сеть 160X160 м, по которой подсчитывались запасы руд по катего- рии С]. Так выделились четыре крупных участка, обусловлен- ных в основном различным положением в тектонической струк- туре месторождения. Детальная разведка с подсчетом запасов по категории В проводилась путем бурения скважин по сети 80X80 м. В результате разведочных работ было выяснено, что рудо- носный горизонт имеет мощность от 6 до 30 м ив своем верти- кальном разрезе подразделяется на четыре сближенные пачки рудных слоев, получивших наименования Ячеистая, Основная, Промежуточная и Параллельная залежи. Основная залежь, 288
Рис. Ш. Схематический геологический разрез месторождения. 1 — известняки, доломиты и известняковые брекчии; 2 — известняки и доломиты, пере- крывающие рудный горизонт; 3 — ленточные доломитизироваиные и баритизированные известняки рудного горизонта; 4 — известняки, доломиты и аргиллиты, подстилающие рудный горизонт; 5 — рудные залежи; 6 — разрывные нарушения в которой заключена большая часть подсчитанных запасов руд (73%), наиболее мощная и выдержанная в пределах всего ме- сторождения, протягивается наподобие пласта мощностью от 1 до 6 м. Значительно более сложной является картина строения месторождения в вертикальных его разрезах, где вследствие разрывных нарушений части складчатой структуры вместе с ру- доносным горизонтом занимают различное положение и сме- щены друг относительно друга (рис. 111). Главными минералами руды этого месторождения являются галенит, сфалерит и барит при редкой вкрапленности пирита и марказита. Галенит образует послойные рассеянные включения в доломитизированных известняках или тонкие секущие про- жилки и вкрапленность вместе с баритом. Опробование проводилось преимущественно по керну сква- жин колонкового бурения. Длина секций обычно составляла 1 м. В зоне контакта залежи с вмещающими породами, кото- рый довольно четко определим по признакам стратиграфиче- ского разреза, пробы отбирались полуметровыми интервалами. При низком выходе керна опробовался шлам. Ввиду недоста- точного выхода керна и низкого содержания свинца в рудах по- грешности его определений были значительными. По результатам изучения качества руд выделены три их сорта: свинцовые с баритом, свинцовые без барита и баритовые. До глубин 30—40 м от поверхности распространены в основ- ном окисленные руды, среди которых различались два сорта — окисленные, сохранившие первичные структуры, и окисленные рыхлые. Основную массу руд месторождения составляют руды сульфидные. До начала отработки месторождения почти вся площадь его была покрыта сетью скважин 160X160 м; на некоторых участ- ках были выполнены детальные исследования по густой сети Ю Заказ № 2791 289»
скважин и при помощи подземных горных выработок. Начатая на Центральном участке отработка рудных залежей позволила провести сравнение данных разведки и эксплуатации. Это срав- нение показало, что при значительных расхождениях по отдель- ным эксплуатационным блокам в целом по Центральному уча- стку свинца добыто на 9 % больше, чем было подсчитано. РАЗВЕДКА ШТОКВЕРКОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Район месторождения представляет собой равнину, расчле- ненную сопками и логами. Сопки, сложенные вторичными квар- цитами по эффузивным порфирам, окаймляют рудное поле, цент- ральная часть которого представлена вторичными кварцитами по гранодиорит-порфирам. К последним в основном и приуро- чено промышленное медное оруденение. Характерные зеленова- тые выходы окисленных руд с содержанием меди 1 % и более на значительной площади позволили обосновать проведение дальнейших разведочных работ. Первые геологические съемки были проведены в масштабе 1 : 25 000. Девять скважин, шесть из которых дали промышлен- ные руды, подтвердили распространение промышленного ору- денения на глубину. Проводилась систематическая разведка ме- сторождения скважинами колонкового бурения до глубин 100— 150 м по неправильной сети со средней плотностью 10 тыс. м2 на одну скважину. Отдельные скважины были пройдены до 250 м. Эти разведочные работы позволили подсчитать запасы руды в верхней части месторождения по промышленным кате- гориям и получить материалы, необходимые для составления проекта отработки месторождения. Одновременно с буровой разведкой проводились и горные работы для взятия технологи- ческих проб и осуществления контроля за данными бурения. В результате изучения месторождения были выяснены размеры месторождения в плане и основные черты его геологического строения. Форма рудного тела оказалась овальной, несколько удлиненной в широтном направлении. По характеру развития вторичных процессов на месторождении выделяются зоны: вы- щелачивания, окисления, смешанных руд, вторичного сульфид- ного обогащения и первичных руд. Было установлено, что прак- тическое значение имеет главным образом зона вторичного •сульфидного обогащения, в пределах которой сосредоточены ос- новные запасы медных руд. Оруденение представлено вкрапленностью и мелкими про- жилками сульфидов, неравномерно распределенными в рудном теле. Длина прожилков обычно не более 10—15 см, чаще 3— 6 см, мощность до 1-—2 мм, чаще доли миллиметра. Неодинаковая степень трещиноватости в различных участках рудного тела обусловила неравномерное распределение сульфи- дов в его пределах. К участкам повышенной трещиноватости приурочены наибольшие мощности зон выщелачивания и окис- 290
Таблица 27 Изменение коэффициента вариации содержания меди с глубиной Номер горизонта Коэффициент вариации Зона 1 156 Окисления 2 124 » 3 97 Смешанных руд 4 60 Вторичного сульфидного обогащения 5 52 То же 6 48 7 51 8 48 » ления и, как правило, более высокое содержание меди в зоне вторичного сульфидного обогащения. Степень изменчивости содержания меди с глубиной характе- ризуется изменением коэффициента вариации, вычисленного по данным опробования буровзрывных скважин по ряду горизон- Рис. 112. План разведки месторождения (по В. М. Крейтеру). / — вторичные кварциты по эффузнвам; 2 — каолинизироваиные гранодиорит-порфиры и кварцевые диорит-порфириты; з — вторичные кварциты по граиодиорит-порфирам; 4 — тектонические нарушения; 5—контуры распространения халькозиновых (а) и окисленных (б) руд. Буровые скважины, пройденные: 6 — в 1929—1934 гг., 7 —в 1938— 1939 гг.; 8 — мелкие буровые скважины детальной разведки до горизонта 620 м ю* 291
то в (табл. 27). Уменьшение коэффициента вариации с глубиной обусловлено в основном крайне неравномерным распределением металла в зоне окисления, где руды с различными содержани- ями меди, часто чередуясь, проявляются в плане в виде непра- вильных и небольших по площади пятен. Учитывая большую изменчивость оруденения в пределах зоны окисленных руд, в процессе подготовки месторождения к освоению верхние его горизонты подвергли более детальной разведке скважинами колонкового и ударно-канатного бурения сначала по сети 48X48 м, а затем по сети 24x24 м (рис. 112). Целью такого разбуривания было обеспечение предприятия за- пасами категории А, но, как показали данные отработки, сеть 24X24 м -не дала существенного уточнения по сравнению с се- тью 48x48 м и не выявила с достаточной точностью контуры промышленных участков и содержания полезного компонента, которые, как показали экспериментальные исследования, могут быть установлены только сетью буровзрывных скважин (10Х X Ю или 8x8 м). /' Спустя 15 лет, в связи со (снижением кондиций, проведена дополнительная разведка глубинных частей штокверка (до 450— 500 м), где залегают более бедные первичные руды. Разведка, проведенная скважинами колонкового бурения по сети ЮОХ X 100 м, позволила значительно увеличить разведанные запасы руд на месторождении. Достаточно надежным основанием для суждений о качестве медных руд послужили многочисленные пробы из буровых сква- жин. Надежность опробования по керну и шламу буровых сква- жин контролировалась пробами из шурфов и трех разведочных шахт; расхождение между результатами опробования по 17 со- пряженным скважинам и горным выработкам в сумме по со- держанию меди составило 6,5%. РАЗВЕДКА ПЕРВОМАЙСКОГО ШТОКВЕРКОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Первомайское месторождение молибденовой руды на терри- тории Бурятской АССР в верховьях правых притоков р. Джиды, ныне уже отработанное, было открыто в 1935 г. Тогда при раз- ведке кварц-гюбнеритовых жил близлежащего Холтосонского месторождения в восточной части рудного поля были обнару- жены кварц-молибденитовые жилы. Несколько позднее было ус- тановлено, что молибденит присутствует в промышленных кон- центрациях не только в жилах, но и в виде рассеянной вкрап- ленности содержится в апикальной части массива мезозойских гранит-порфиров и в окружающей его толще кембрийских мета- морфических сланцев. В первые годы изучения Первомайского месторождения ос- новные работы были сконцентрированы на поисках рудных жил, имеющих сравнительно высокие содержания молибдена. С этой 292
целью с поверхности задавались магистральные канавы через 400 и 100 м с расчетом пересечения наиболее значительных жил. Затем обнаруженные в магистральных канавах жилы про- слеживались короткими канавами через 10—15 м. В случаях трудной увязки жил, характеризующихся частой сменой эле- ментов залегания, проходились траншеи (продольные канавы) длиной 20—30 м и более. По двум из выявленных жил были пройдены штольни. Другие жилы на глубине освещены ча- стично штольней 1 или скважинами колонкового бурения. Всего было прослежено 19 жил. Как показали поисково-оценочные работы, жильные тела с молибденовым оруденением в связи с малой их мощностью и запасами молибдена не могли представлять промышленного ин- тереса. Исключение составила небольшая группа жил с бога- тым молибденовым оруденением, которая в дальнейшем была отработана с поверхности двумя небольшими карьерами. Разведочные работы с 1938 г. были направлены на оценку обширного штокверкового тела. С этой целью в 1938—1941 гг. поверхность месторождения была разведана шурфами по сети 20x20 м глубиной до 10 м. Данные опробования шурфов по- зволили в общих чертах оконтурить по поверхности штокверко- вое оруденение с принятым минимальным промышленным со- держанием молибдена в гранит-порфирах 0,1 %. Разведка месторождения скважинами колонкового бурения на глубину началась в 1941 г. сразу по сети 50x50 м на пло- щади рудоносных гранит-порфиров и затем сланцев. К 1958 г. молибденовый штокверк был полностью оконтурен, выявленные запасы центральной части месторождения были отнесены к ка- тегории В, а по периферии — к категории С,. В результате разведочных работ было установлено, что штокверк представляет собой уплощенное, слегка вытянутое в северо-западном направлении тело неправильной в плане формы со сложными (особенно в северной части) и нечеткими контурами. Верхняя граница балансовых руд определяется по- верхностью современного эрозионного среза, опускаясь на глу- бину 10—20 м лишь в юго-восточной части месторождения. Нижний контур промышленных руд имеет неправильные очер- тания. На одних участках он опускается на глубину до 150 м, на других поднимается к дневной поверхности (рис. 113), Степень изменчивости содержания молибдена по отдельным горизонтам штокверка характеризуется следующими коэффици- ентами вариации, вычисленными по данным сквозных проб всех буровзрывных скважин: Горизонт ................. 1684 1674 1664 1654 1644 1629 Коэффициент вариации .... 82 69 67 79 72 59 Как видно, коэффициенты вариации слабо изменяются от го- ризонта к горизонту. Зона окисления не имеет четких гипсомет- рических границ; средняя ее глубина 20 м. Согласно данным 293
Рис. 113. Геологический разрез по месторождению молибденовой руды. 1 — кварцевые диориты; 2 — гранит-порфиры; 3 — контактовые роговики и роговик»- вые сланцы; 4 — контур рудного тела; 5 — отработанная часть месторождения разведки, степень окисления руд была установлена в 19 %; как выяснилось в процессе эксплуатации, она была занижена и практически составила 42%. Опробование руд Первомайского месторождения осуществля- лось по керну и шламу из скважин ударно-канатного бурения. Горные выработки опробовались бороздовым и валовым спо- собами. Длина керновых проб обычно составляла 1 м, но иногда колебалась от 0,8 до 2,35 м. Интервал опробования в скважи- нах ударно-канатного бурения составлял 5 м. В процессе разведочных работ проводился контроль за дан- ными колонкового бурения. Так, в 1948—1950 гг. были прой- дены две шахты и пять шурфов по стволам скважин. Как по- казало сопоставление данных опробования этих выработок, рас- хождения были значительными между смежными пробами по шурфам и скважинам. В процессе эксплуатации, особенно в последние годы, когда отработкой были затронуты уже нижние части месторождения, возникла необходимость в уточнении данных о качестве руды, которое и осуществлялось скважинами ударно-канатного буре- ния по сети 25x25 м. РАЗВЕДКА КОРЕННОГО АЛМАЗНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КИМБЕРЛИТОВОЙ ТРУБКИ «МИР» Кимберлитовая трубка «Мир» расположена в пределах Сред- несибирской плоской возвышенности. Район месторождения ха- рактеризуется относительно простым геологическим строением. Наиболее древними отложениями являются карбонатные по- роды ордовика, залегающие здесь почти горизонтально. На них с резким несогласием залегают континентальные песчано-гли- нистые отложения нижней юры, которые, в свою очередь, пере- 294
Рис. 114. Схематический план и разрез алмазоносной трубки «Мир». 1 — элювиально-делювиальные отложения; 2 — измененный кимберлит желтого цвета; 3 — измененный кимберлит зеленого цвета; 4 — кимберлит зеленоваточерного цвета; 5 — ксенолит карбонатных пород; 6 — карбонатные породы ордовика; 7 — буровые скважины крываются песчано-гравийио-галечными отложениями и каоли- новыми глинами предположительно палеоген-геогенового воз- раста. Кимберлитовая трубка прорывает отложения ордовика, но возраст ее точно не установлен, поскольку непосредственных контактов с мезо-кайнозойскими породами не наблюдается. В плане кимберлитовая трубка «Мир» имеет форму овала, вытянутого по длинной оси в северо-западном направлении (рис. 114). В разрезе трубка имеет воронкообразную форму с падением стенок от близкого к вертикальному с северо-восточ- ной стороны и до 60—75° — с северо-западной. Трубка сложена брекчиевидной породой, состоящей из об- ломков собственно кимберлитов, измененных перидотитов с пи- ропом, различных пород осадочного происхождения и траппов, захваченных из нижележащих горизонтов, и включений различ- ных минералов, среди которых особенно выделяются фенокри- сталлы оливина. Преобладающий размер обломков колеблется от долей сантиметра до 10—30 см в поперечнике, изредка встре- чаются обломки размером до 3—5 м. Обломки, выполняющие трубку, сцементированы серпентинит-карбонатным материалом. Во вмещающих породах на контакте с кимберлитовым телом отмечаются ореол тектонических брекчий и слабые гидротер- мальные изменения типа ороговикования. 295
Экзогенные процессы способствовали полному разрушению коренных пород на выходах и превращению их вблизи поверх- ности в глиноподобную жирную на ощупь массу, обычно про- питанную гидроокислами железа. Поиски кимберлитовых трубок были осуществлены геоло- гами Амакинской экспедиции Якутского геологического управ- ления. В результате мелкомасштабного геологического картиро- вания, сопровождаемого детальным шлиховым опробованием, были выявлены ореолы рассеяния парагенетических спутников алмазов — пиропа, пикроильменита и хромдиопсида. В июне 1955 г. шлихи с малиновым пиропом привели к коренным выхо- дам первой кимберлитовой трубки, получившей название «Мир». Впоследствии при поисках кимберлитовых трубок широко при- менялась и магнитометрическая съемка, так как кимберлиты отличаются высокой магнитной восприимчивостью. Наиболее ха- рактерные магнитные аномалии были получены на трубке «Зар- ница», которая, как было выяснено позднее, содержит большое количество магнетита. Промышленная ценность трубки «Мир» была установлена при проходке первых поисково-разведочных шурфов — в ким- берлитах были обнаружены алмазы. Разведка трубки осуществлялась горно-буровой системой. Верхние горизонты кимберлитов были вскрыты шурфами глу- биной от 4 до 20 м по сети 40X40 м, что позволило оконтурить трубку в плане. Характер рудного тела на глубине был выяснен с помощью 18 колонковых скважин глубиной от 100 до 600 м. Наиболее сложной и трудоемкой операцией при разведке кимберлитовой трубки явилось опробование. Первоначально оп- робование основывалось на представлении о неравномерном распределении алмазов в кимберлите, в связи с чем отбирались валовые пробы объемом от 25 до 150 м3. В пробу включался материал 4—6 рядом расположенных шурфов. В дальнейшем при изучении трубки на глубине было установлено относительно равномерное распределение алмазов по отдельным разновидно- стям кимберлитов. Это послужило основанием впервые в миро- вой практике применить для опробования на алмазы керн колонковых скважин. Экспериментальными работами была ус- тановлена оптимальная масса пробы, равная 0,5—1 т, чему при- мерно отвечает масса керна с интервала 40 м скважины диа- метром 130 мм. Выход керна при этом должен быть не менее 80%. Погрешности определения средних содержаний алмазов по керну оказались в пределах ±25%, что вполне допустимо для оценки кимберлитовых трубок. В результате опробования шурфов и керна буровых скважин были выяснены закономерности распределения алмазов в руд- ном теле и надежно определены их промышленные запасы. 296
ПОИСКИ И РАЗВЕДКА БАЖЕНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА Баженовское месторождение открыто в 1885 г. Небольшие разработки асбеста были начаты в 1889 г. на многочисленных выходах богатых асбестовых зон. Одновременно проводились разведочные работы на разрозненных участках обширного руд- ного поля. Только в 1925—1927 гг. было проведено тщательное геологическое картирование района в масштабе 1 : 50 000 и позд- нее— всей площади месторождения в масштабе 1:5000. В ре- зультате выявились основные черты геологического строения месторождения, форма и состав массива ультраосновных пород и оконтурены с поверхности при помощи шурфов крупные за- лежи асбеста. В дальнейшем геологическом изучении месторож- дения можно выделить три периода: до 1940 г., когда оно изу- чалось до глубин 50—100 м с одновременной подготовкой к от- работке некоторых участков; с 1940 до 1950 г. разведочные выработки достигли глубин 150 м и все обнаруженные залежи подверглись изучению; после 1950 г. резко увеличились объемы разведочных работ. В результате почти все залежи центральной части место- рождения, выходящие на дневную поверхность, разведаны до глубин 300—500 м и отдельными буровыми скважинами уста- новлена асбестоносность геологических структур до глубин 1100—1200 м; при этом под приповерхностными залежами об- наружены на глубинах слепые залежи второго и в ряде мест третьего ярусов. Проведенные многолетние разведочные работы позволили выяснить структуру месторождения и его масштабы. Всего на месторождении пройдено 2064 скважины предвари- тельной и детальной разведки, составляющие в сумме 527 км. Баженовская интрузия гипербазитов входит в состав восточ- ной полосы габбро-перидотитовых интрузий Среднего Урала. Главная асбестоносная зона проходит внутри массива ультра- основных пород, прослеживаясь на поверхности на протяжении 10 км при ширине от 750 до 1200 м. Установленная разведоч- ными скважинами глубина асбестовой зоны 1200 м не является предельной, так как ряд залежей продолжается глубже. Зона сложена в основном серпентинитами, среди которых встреча- ются блоки перидотитов. Асбестоносные зоны окаймляют пери- дотитовые блоки. Залежи асбеста расположены одна за другой почти без перерывов. Они, как правило, имеют зональное строе- ние: к зонам нарушений примыкают массивные серпентиниты, в которых заключены тончайшие прожилки («волосовики») и редкие жилки асбеста мощностью 3—4 мм; далее развита зона мелких прожилков, за которой следуют зоны мелкой и крупной «асбестовых сеток»; последней, примыкающей к перидотитам, является зона «отороченных» крупных жил асбеста. Все про- мышленные залежи асбеста приурочены к контакту асбестонос- ных зон с перидотитами. 297
Рис. 115. Схематический геологический разрез залежи Северной Баженов- ского месторождения (по П. М. Татаринову). Условные обозначения см. на рнс. 5. В качестве примера разведки залежей асбеста ниже приво- дится описание работ по самой крупной залежи Северной с краткой ее характеристикой. Северная залежь на поверхности имеет форму овала длиной около 5 км и шириной по 1,3 км. Центральную часть залежи слагает перидотитовый блок, который окаймлен со всех сторон асбестоносной зоной. Последняя на значительной части выхода эродирована и обнажает в ядре тело перидотита (рис. 115). В вертикальных разрезах установлено, что перидотиты распро- страняются до глубин 600—850 м. Соответственно и асбестонос- ные зоны, окаймляющие перидотитовые блоки, прослеживаются на глубину до 900 м. На разрезе видно, что разведочные скважины раннего пери- ода бурились наклонно, с учетом крутого падения асбестонос- ной зоны, с целью ее подсечения на глубинах 50—100 м; затем скважины с меньшим углом наклона бурились до глубин 250— 300 м и, наконец, для выяснения общих перспектив пройдены вертикальные скважины, также пересекшие асбестоносные зоны до глубин 800 м. Южнее выхода прослежено продолжение за- лежи вокруг перидотитового блока, погруженное на 200—400 м по вертикали от дневной поверхности, для чего на параллельной разведочной линии были пройдены скважины глубиной 500— 900 м. 298
В результате разведочных работ выявлены мощные зоны ас- бестовой руды — зоны «отороченных жил» мощностью от 20 до 150 м в западном крыле и от 5 до 50 м — в восточном. Кроме того, установлены асбестоносные зоны «крупной сетки» мощно- стью от 20 до 100 м и зоны «мелкой сетки» мощностью 10— 40 м. Качество асбестовой руды изучалось на большом фактиче- ском материале из разведочных шурфов и эксплуатационных карьеров с давних времен. Установленные промышленные сорта асбестовой руды издавна приняты в практике отработки место- рождения. Кроме определения содержания асбеста в руде, в за- дачу разведочного опробования входит также выяснение и дру- гих качественных показателей волокна асбеста для отнесения разведанной руды к тому или иному промышленному сорту. Опыт опробования керна буровых скважин показал, что реше- ние задач опробования возможно и на материале керна по ре- зультатам колонковых разведочных скважин. Приблизительное содержание асбеста может быть опреде- лено визуально, так называемым линейным способом. Этот спо- соб заключается в измерении длин жилок асбеста на некоторой площади обнажения и вычисления среднего содержания асбе- ста по суммарной длине жилок. Он применим для подсчетов при относительно простых жилках, таких, как «отороченные». При очень тонких прожилках, образующих сетчатую текстуру, линейный способ ненадежен. Точные данные о содержании асбеста можно получить путем отбора проб в горных выработках или на естественных обнаже- ниях валовым или задирковым способом; при выдержанных и ориентированных в одном направлении прожилках асбеста хо- рошие результаты дает бороздовый способ отбора проб; для опробования мелкопрожилкового и мелкосетчатого асбеста можно применять точечный способ. Керн разведочных скважин идет в пробу полностью, и чем больше диаметр бурового сна- ряда, тем более благоприятны условия определения содержа- ния асбеста. Пробы асбестовой руды подвергаются следующей обработке: 1) пробы мелкопрожилкового асбеста обрабатываются по про- стой схеме, обычной для твердых полезных ископаемых; 2) бо- гатые сорта с высококачественным асбестом обрабатываются со вспомогательным грохочением для разделения материала пробы на две фракции — крупнокусковатую с длинноволокни- стым асбестом и мусор, содержащий низкие сорта волокон; 3) особенно ценные сорта асбестовой руды — «крюд» и сорт 1—обрабатываются с ручной разборкой. Сокращенная и подготовленная для лабораторных испыта- ний проба имеет массу 50—60 кг для длинноволокнистого ас- беста и 30—40 кг для средних и низших сортов руды. 299
РАЗВЕДКА ХОЛТОСОНСКОГО ЖИЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВОЛЬФРАМА Холтосонское месторождение находится в пределах одного рудного поля с Первомайским штокверковым месторождением. Оно было открыто в 1932 г. при проведении геологической съемки района. В геологическом строении месторождения при- нимают участие породы эффузивно-осадочной толщи кембрия, прорванные кварцевыми диоритами нижнего палеозоя. В об- ласть контакта кембрийской толщи и кварцевых диоритов в ме- зозое внедрялись интрузии лейкократовых гранитов и гранит- порфиров, сиенитов и кварцевых сиенитов. Жильные тела месторождения, число которых достигает 200, имеют самые различные размеры: от десятков до первых сотен метров; некоторые прослеживался на протяжении более 1 км по простиранию. Большинство жил залегают в кварцевых дио- ритах, реже они встречаются в сланцах и гранит-порфирах. Преимущественное простирание жил широтное с углами паде- ния от 45 до 80°. Их мощности сильно изменчивы — от 12 м в раздувах до полного выклинивания в пережимах. Выявленные при геологической съемке особенности жиль- ных тел и условия их залегания послужили обоснованием мето- дики проведения разведочных работ. Предварительная разведка началась с проходки магистральных канав длиной до 500 м че- рез 100—200 м друг от друга. Вскрытые магистральными кана- вами жилы прослеживались короткими канавами через 10 м. Рис. 116. Разведка глубинных частей месторождения вольфрама скважи- нами колонкового бурения и горными выработками (по Н. И. Доровских). 1 — кварцевые диориты; 2 — гранит-порфнры; 3 — порфиры; 4 — горнблендиты; 5 — кварцевые жилы; 6 — подземные горные выработки 300
Для установления элементов их залегания и тщательного опро- бования проходились сплошные расчистки по простиранию до 30 м. Глубина канав и траншей-расчисток колебалась от 1 до 3,5 м. Разведка жил на глубину проводилась скважинами колонко- вого бурения (рис. 116). Расстояние между ними было при- нято по простиранию 100—200 м, а по падению 50—75 м. Наи- большая глубина подсечения жилы составила 385 м. Детальная разведка месторождения осуществлялась горными выработками в сочетании с горизонтальными скважинами под- земного бурения. Условия рельефа позволили применить раз- ведку штольнями по горизонтам через 56—70 м по вертикали, где проходились штреки с рассечками и серии горизонтальных скважин. Подземное горизонтальное бурение преследовало цель разведки междужильного пространства; скважины зада- вались из специальных камер, расположенных в штреке, через 50—100 м и бурились длиной до 150 м. В связи с тем, что часть жильных тел не имеет выходов на поверхность, такие скважины и рассечки из штреков способствовали обнаружению новых сле- пых жил. В первый период разведки опробование в канавах произво- дилось задирковым способом. Задирковые пробы отбирались на протяжении 2—4 м по дну канавы при глубине вначале 15 см, а затем до 5 см. В подземных горных выработках опробование проводилось валовым способом;, пробы отбирались через 1—3 м по штреку с уходки длиной 1 м. После проведения экспериментальных работ по сравнению результатов опробования разными способами была доказана возможность замены задирковых и валовых проб бороздовыми. В забоях составлялись объединенные пробы на 2—3 бороздо- вых сечением 5x10 см. Интервал опробования по простиранию жилы составлял от 1 до 3 м. Наличие пережимов в жильных телах привело к необходи- мости введения для подсчета запасов коэффициента рудоносно- сти, который для различных жил принимался от 0,3 до 0,8. Под- счет запасов проводился в верхних частях жил, рассеченных подземными горными выработками по эксплуатационным бло- кам. Запасы в блоках, оконтуренных с четырех сторон горными выработками, относились к категориям А и В. Ниже подсчиты- вались запасы по категории С], подвешенные к последнему горизонту горных выработок и опирающиеся на разведочные пе- — зчения буровыми скважинами. По категории С2 квалифици- аны запасы экстраполированные, определенные по геологиче- и соображениям и единичным пересечениям скважинами ко- кового бурения в самых глубинных частях рудных жил. 301
РАЗВЕДКА ФЛЮОРИТОВЫХ ЖИЛ Флюоритовое месторождение представлено крупной жилои, залегающей в юрских песчаниках и сланцах. Жила сечет вме- щающие слоистые породы и падает круто на северо-восток. На поверхности по пологому склону невысокого увала были найдены глыбы брекчий с крупными кристаллами разноцвет- ного, преимущественно фиолетового, флюорита. Минерализован- ная зона прослеживалась поперечными канавами через 10— 20 м до полного выклинивания в обе стороны. Высокое содер- жание флюорита в обнаженной крупной жиле определило целе- сообразность ее разведки. Месторождение вначале разведывалось скважинами колон- кового бурения по профилям, расположенным на 100—200 м друг от друга. В каждом профиле проходилось обычно по три скважины до глубин 50, 100 и 150 м. Почти все скважины встре- тили флюоритовую жилу. Эти разведочные данные позволили определить масштабы и промышленную перспективу месторож- дения. Так была завершена его предварительная разведка. Детальная разведка месторождения предшествовала непо- средственно его отработке и выполнялась уже с применением подземных горных выработок. С лежачего бока жилы была пройдена шахта сечением 12 м2 Рис. 117. Разведочный разрез флю- оритовой жилы Калангуевского ме- сторождения. 302 , из которой через 50 м по глу- бине проходились квершлаги, служившие подходными выра- ботками к жиле. На каждом разведочном горизонте, пре- вращавшемся затем в экс- плуатационный, проводились штреки по руде с рассечками в мощных участках жилы — раздувах. Из штреков через 50—60 м пройдены восстаю- щие, прослеживающие жилу между горизонтами и ограни- чивающие эксплуатационные блоки.С последнего горизонта из удлиненных квершлагов проходились разведочные скважины подземного колон- кового бурения до глубин 450—500 м (рис. 117). Опробование для химиче- ских анализов проводилось бороздовое в горных выработ- ках и по керну буровых сква- жин. Длина интервалов от- дельных проб обычно 0,5—1 м. Сечение борозды 10x5 см.
Анализы проб проводились на фтористый кальций CaF2 и кремнезем SiO2 и, кроме того, выборочно на попутные компо- ненты Ba, Pb, Zn, Hg. Определение объемной массы руд, кусковатости и других физических свойств полезного ископаемого выполнялось по ва- ловым пробам из горных выработок. На технологические испы- тания отбирались валовые пробы: для лабораторных испыта- ний массой 100—200 кг, для промышленных опытов — по не- скольку тонн. Подсчеты запасов по завершении предварительной разведки выполнялись среднеарифметическим способом и по жиле в це- лом. На участках детальной разведки запасы подсчитывались по эксплуатационным блокам. РАЗВЕДОЧНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАБОТЫ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ ГОРНОГО ХРУСТАЛЯ Месторождение залегает среди крупнозернистых кварцитов, слагающих сопку, покрытую небольшим слоем крупноглыбового делювия. В делювиальных отложениях и было найдено не- сколько кристаллов горного хрусталя, послуживших основанием для постановки разведочных работ. Разведка началась серией канав, обнаруживших кварцевые жилы широтного простирания на протяжении 150 м. При этом были встречены небольшие гнезда горного хрусталя высокого качества как в коренном залегании, так и в обломках среди делювиально-элювиальных свалов. Дальнейшее прослеживание жильной зоны осуществлялось карьерами и траншеями из них вдоль зоны, что обеспечивало достаточное ее освещение и ча- стичную отработку с поверхности на полную мощность и длину. В результате было установлено, что жильная зона имеет паде- ние очень крутое и пересекает всю сопку с запада на восток. Эти первоначальные поисково-оценочные работы, сопровождаю- щиеся валовым опробованием значительной горной массы, по- зволили оценить качество полезного ископаемого и предполо- жить распространение хрусталеносных кварцевых жил на зна- чительную глубину. Дальнейшая разведка жильной зоны проводилась системой горизонтальных разрезов штольнями, соединявшимися при по- мощи восстающих (рис. 118). Из нижней штольни были заданы два гезенка, установившие выклинивание хрусталеносной зоны на глубине, в нижележащем горизонте кварцитов. Расстояния между горизонтами штолен составляли 10—20 м. Ввиду крайней прерывистости и неравномерности распределения хрусталенос- ных кварцевых жил и скоплений хрусталя в небольших погре- бах, беспорядочно разбросанных в пределах зоны, подсчет за- пасов горного хрусталя был выполнен по категориям С! и С2. Результаты отработки месторождения показали, что величина подсчитанных запасов занижена на 70 % по сравнению с до- бытым минеральным сырьем. 303
Рис. 118. Схема разведки месторождения горного хрусталя подземными горными выработками — разрез в плоскости падения жильной зоны (по А. С. Гудкову). /-почвенно-растительный слой и делювий; 2 — кварциты массивные с блоками гнейсов, пегматитов и полостями, заполненными глини- стым материалом; 3 — кварциты слоистые; 4 — кварцевые жилы; 5 — хрусталеносные гнезда; 6 — пегматиты в тектонических трещинах; 7 — глины зеленые; 8 — подземные горные выработки
ПОИСКИ И РАЗВЕДКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АПШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА Комплекс геологоразведочных работ на нефть в Азербайд- жане состоит из двух этапов: 1) поиски месторождений с при- менением геофизических и геохимических методов; 2) промыш- ленная разведка обнаруженного месторождения. В начальный период в течение длительного времени изуча- лось геологическое строение территории с целью выяснения тектонических структур и условий, благоприятных для нефтена- копления. Размещение глубоких разведочных скважин опреде- ляется в основном формой и размерами структуры с учетом воз- можных залежей нефти в ее пределах. Систематическое изуче- ние нефтеносности Апшеронского полуострова началось с 1827 г., а разработка нефтяных залежей при помощи бурения начата в 1871 г. Глубины бурения возросли со 100 м в 1930 г. до 500 м в последующие годы и, наконец, с выпуском усовершенство- ванного станка УБШ-I скважины стали бурить до глубин 1800—2000 м. Большое значение для поисков нефтяных месторождений и при разведочном бурении получили геофизические методы. Пер- вым из них была гравиметрия. С 1926 по 1951 г. вся террито- рия Азербайджана и некоторые прибрежные площади, покры- тые морем, были закартированы маятниковой съемкой. Данные гравиметрии в комплексе с магнитометрией позволили выделить крупные тектонические элементы структуры земной коры: про- гибы и поднятия. Электрометрия применялась главным обра- зом в виде симметричного профилирования с редкой сетью вер- тикального электрозондирования (ВЭЗ). Данные электрометрии позволили обнаружить некоторые поднятия на суше и на дне моря до глубины 1,5—2 км. Наиболее эффективным методом поисков нефтяных место- рождений стала сейсмометрия. Она позволила со значительной точностью определять глубины залегания и углы наклона толщ и отдельных горизонтов в глубинном геологическом разрезе. Почти всюду, где проводились сейсмометрические работы, по- строены структурные схемы отложений Апшеронского полуост- рова и других районов, дающие представление о составе и тектонике толщ до глубины 4—6 км. Поэтому данные сейсмомет- рии являются основными при проектировании и проведении глу- бокого разведочного бурения. С 1941 по 1953 г. на восточной части Апшерона проводилась газовая съемка. Так изучено шесть площадей, из которых в пяти получены положительные газовые аномалии: Маштаги, Марда- кяны — Бузовны, Кала-Дюбенды, Тюркяны и Зыря. Последую- щее бурение показало, что местонахождение залежей нефти увязывается с газовыми аномалиями на поверхности. Таким пу- тем были найдены четыре залежи нефти: Маштагинская, Мар- дакяно-Бузовинская, Тюркянская и Зыринская. 305
В 50-х годах проводилась аэрофотосъемка в мелководной полосе Каспийского моря, примыкающей к Апшеронскому полу- острову. В пределах этой полосы были получены аэрофотопланы с очень четким рисунком простирания пластов и свит и с рель- ефным отражением нарушений. Данные аэрофотосъемки повы- сили эффективность изучения геологического строения подвод- ной части нефтеносного района. Все перечисленные основные поисковые работы в течение многих лет приводили к открытиям месторождений в Апшерон- ском нефтеносном районе. Разведка выявленных залежей отличается разнообразием ввиду различных природных условий их залегания. В качестве примера разведки глубоко залегающего месторождения ниже кратко рассматривается история разведочных работ на место- рождении Зыря. Изучение площади было начато постановкой сейсмометрии методом отраженных волн. На сейсмометрических профилях был установлен нечеткий антиклинальный изгиб пластов. Так была открыта погребенная Зыринская структура. Открытие Зыринской структуры, теоретически предполагав- шейся И. М. Губкиным на основании региональных тектониче- ских построений, произошло не сразу. В 1941 г. в результате сейсмометрических работ было отмечено наличие структурной террасы в верхних слоях сураханской свиты на глубинах 2000— 2500 м. До этой глубины были пробурены пять структурно-по- исковых скважин, но они не дали ясного представления о пред- полагавшейся антиклинальной структуре. В 1945—1946 гг. про- должалось более детальное исследование юго-восточной части Апшеронского полуострова методом сейсмических отраженных волн. Эти исследования велись на самые глубокие слои продук- тивной толщи (до 5200 м). На основании всей совокупности сейсмических исследований выяснилось, что шарнир глубоко погружающейся Калинской складки резко меняет свое направ- ление с меридионального на широтное, проходя южнее с. Зыря. И здесь на глубинах 4000—5200 м продуктивная толща пред- ставляет собой четкий антиклинальный перегиб. Учитывая, что на Апшеронском полуострове залежи нефти сосредоточиваются обычно в пределах антиклинальных подня- тий, на площади Зыря были заложены сверхглубокие поисково- разведочные скважины. Первая из них, пробуренная до глубины 4812 м, в 1955 г. дала фонтан нефти. Дальнейшая разведка заключалась в оконтуривании выяв- ленных залежей. Эти работы позволили установить размеры и запасы нефти в свитах КаС, ПК и КП (рис. 119). В процессе разведочного бурения скважин наряду с систе- матическим отбором проб в интервалах с промышленным при- током нефти и в других частях скважин велись непрерывные геофизические исследования. Важнейшими из них являются электрометрический и радиометрический каротаж. При помощи 306
Рис, 119. Месторождение Зыря. Карта горизонтов продуктивной толщи по данным сейсмометрии и бурения (по Б. К. Бабазаде). Горизонтали: /—подошвы нефтеносного горизонта I; 2 — кровли подкирманской свиты; 3 — условного горизонта Ш; 4 — условного горизонта IV. НКГ, НКП, КаС, ПК, КС — условные названия свит электрокаротажа представляется возможным приблизительно оценивать нефтегазоносность пласта по коэффициенту сопротив- ления, значительно возрастающему в продуктивных пластах. Для таких определений используются данные бокового каро- тажного зондирования (БК.З). На основании обработки мате- риалов БКЗ, данных о минерализации вод и о пористости пла- стов могут быть сделаны заключения о характере жидкости, на- сыщающей пласт. По данным электрокаротажа не всегда представляется воз- можным выделить нефтеносные и газоносные интервалы в раз- ведочной скважине, например, когда продуктивные пачки пред- 307
4т ПК, пк2 'Ия - пк 4500 кк^ 4550 /ИаС. 47ОП ПО 5мд 4700 м КС Габесе дер А/0,5 М2 А ГК ККГ жте О ТО 20ом-м 150имп/нин ОООамп/мин СуммаГУ О 50 ТОО О 1 2 5 маг. Рис. 120. Фрагмент диаграммы комплексных геофизических исследований, проведенных в скв. 7 на месторождении Зыря. ПС — потенциал скважины; КС — кажущееся сопротивление; ГК — гамма-каротаж; НКГ — нейтронный гамма-каротаж; ТУ — сумма тяжелых углеродов ставлены тонко переслаивающимися глинами и песчаниками^ трещиноватыми коллекторами среди плотных известняков и др. В таких случаях вместе с электрокаротажем применяется радио- активный каротаж (РК.) в двух видах: гамма-каротаж (ГК) и нейтронный гамма-каротаж (НГК). Эти виды каротажа дают хорошие результаты для расчленения плотных карбонатных по- род в разрезе. Кривая ГК дает возможность различать глини- стые пласты с наибольшей интенсивностью гамма-излучения. По кривой НГК выделяются плотные и пористые пласты. 308
Результаты комплексных геофизических исследований в раз- ведочных скважинах дают наибольший эффект в их геологиче- ской документации и в определении качественных показателей продуктивных пластов и свит. На рис. 120 показаны типичные кривые электрометрического и радиометрического каротажа, вы- полненного по продуктивной части разреза в одной из глубоких скважин, пройденной при разведке Зыринского месторождения. РАЗВЕДКА ГАЗОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ГУБКИНСКОЕ» Губкинское газовое месторождение, расположенное на се- вере Тюменской области, было открыто в 1965 г. Район месторождения представляет собой холмистую рав- нину. В его геологическом строении принимают участие мезо- кайнозойские отложения, перекрытые мощной (до 150 м) тол- щей рыхлых пород. Для поисков нефти и газа в описываемом районе геологическая съемка малоэффективна. Поэтому только комплексом региональных геологических, геоморфологических и геофизических работ удалось установить крупное антиклиналь- ное поднятие, формирование которого происходило на границе эоцена и олигоцена. Это поднятие по аналогии с другими райо- нами Западно-Сибирской низменности рассматривалось как воз- можная нефтегазоносная структура. Глубинное строение его было уточнено с помощью как мелкомасштабных, так и деталь- ных геофизических работ, включающих аэромагнитную и аэро- гравиметрическую съемки, которые позволили выделить боль- шое количество антиклинальных перегибов в отложениях мезо- кайнозоя. Площадными сейсморазведочными работами была оконтурена антиклинальная структура — Губкинская, в разрезе которой отмечались мощные пласты-коллекторы, распространен- ные на значительной площади. Наличие нефтепроявлений в рай- оне послужило основанием высокой оценки перспектив Губкин- ской структуры и постановки глубокого поисково-разведочного- бурения. Первоначальным проектом на перспективной площади преду- сматривалось бурение 12 скважин по четырем профилям, рас- положенным вкрест простирания структуры, с расстоянием между ними 12—15 км. Скважинами глубиной до 3250 м пред- полагалось изучить отложения осадочного чехла и вскрыть по- роды фундамента. Поисково-оценочные работы на площади были начаты в ян- варе 1965 г. бурением скважины в южной части поднятия. На глубине 773 м при подъеме инструмента произошел мощный га- зовый выброс, перешедший в открытый газовый фонтан. С целью изучения залежи в 350 м восточнее аварийной сква- жины была пробурена еще одна, вскрывшая залежь на глубине- 695—760 м. В результате бурения других скважин было выяс- нено, что крупная газовая залежь приурочена к терригенным1 отложениям сеномана, представленным сложно переслаиваю- 309
t №.37 М.28 М.20 СкВ.12 М.28 М.7 M.28 M.2^ M. 1,1 9,2 М EZZ? 1& LHH E2Zk I О Рис. 121. Геологический разрез продуктивного горизонта Губкинского месторождения. / — пески и алевролиты рыхлые, хорошо проницаемые; 2 — пески и песчаники проницаемые; 3 — частое переслаивание хорошо и слабо про- ницаемых пластов песчаников, алевролитов и глин; 4 — глины; 5- газонасыщениая часть пласта; 6 — интервалы опробования скважин
щейся толщей песчаников, песков, алевролитов, глин, обогащен- ных растительными остатками и перекрытых мощными глини- стыми отложениями (рис. 121). На этом поисково-оценочные работы были закончены. В новом проекте основной целью разведки являлась детали- зация сеноманской залежи с одновременным бурением несколь- ких поисковых скважин на прилегающих площадях. Предусмат- ривалось бурение 30 разведочных скважин глубиной до 800 м с расстоянием между ними 5—7 км. Из первых 28 пробуренных скважин 22 оказались в пределах контура газоносности. Газовая залежь является сводовой, массивного типа, подсти- лается подошвенной водой. Анализ проб газа показал, что со- держание метана колеблется в пределах 97,4—99,25 %, состав- ляя в среднем 98,30 %- В составе газа полностью отсутствуют тяжелые углеводороды (гексан, гептан), что указывает на отсут- ствие конденсата. Содержание углекислоты составляет 0,56 %, азота 0,92%, аргона 0,006 %- Относительная плотность газа 0,56; пластовое давление РКр = 47-105 Па; 7=191 °К. Вязкость газа при 105 Па и 20 °C — 0,011 мПа-с; при пластовых усло- виях (РКр = 77- 105 Па, 7 = 20 °C) она равна 0,013 мПа • с. Подсчет запасов газа производится по формуле А. Л. Коз- лова V = FhmfPod^rT]r, где V — промышленные запасы газа, м3; F — площадь в преде- лах начального контура газоносности, м2; h — средняя эффек- тивная газонасыщенная мощность, м; т — средний коэффици- ент открытой пористости; Ро — среднее начальное абсолютное- пластовое давление, Па; d — поправка на отклонение углеводо- родных газов от закона Бойля — Мариотта для давления Ро; f — поправка на температуру; — коэффициент газонасыщен- ности в долях единицы; гц— коэффициент газоотдачи. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ГРУНТОВЫХ ВОД В ДОЛИНЕ Р. ТОКРАУ В долине р. Токрау, впадающей в оз. Балхаш в Казахстане,, проведены поиски и разведка воды для снабжения г. Балхаш. Район работ характеризуется резко континентальным климатом полупустыни с малым количеством атмосферных осадков. Реч- ная сеть в Прибалхашье в большей своей части не имеет по- стоянного стока. Подземные воды приурочены к аллювиальным отложениям долины р. Токрау, имеющей ширину 15—16 км. Эта долина врезана в слабо проницаемую эффузивно-осадочную толщу па- леозоя; в южной части участка исследования дно долины сложено- третичными песчано-глинистыми отложениями. Мощность аллю- виальных отложений в осевой части долины до 30 м, в краевых частях она уменьшается до 5 м. Водоносный горизонт в аллю- 311
вии питается за счет паводковых вод в течение 1—3 мес. в году. Ширина грунтового потока в пределах участка разведки ока- залась 7—9 км. В 1955 г. вдоль долины р. Токрау было проведено рекогно- сцировочное обследование на протяжении около 100 км. Осно- ванием послужили работы Ленинградского гидрологического института, проведенные в небольшом объеме в этом районе в 1930—1931 гг. Обобщение материалов рекогносцировочного обследования и данных прежних изысканий позволило рекомен- довать для предварительной разведки участок долины длиной 70 км. За 1955—1958 гг. на выбранном участке проведена предва- рительная разведка и затем в наиболее перспективной части грунтового потока на отрезке долины длиной 25 км выполнены детальные исследования. В процессе предварительной разведки проводилась гидрогеологическая съемка масштаба 1:50 000 на площади 1380 км2; при этом повсеместно отбирались пробы воды из шурфов для выявления площадей, заключающих прес- ные воды. Для выяснения геологического строения и водоносно- сти долины пробурены разведочные скважины по четырем про- филям. Скважины углублялись в коренные породы на 3—5 м для гарантии полного пересечения обломочных отложений до- лины. Расстояния между этими поперечными профилями соста- вили от 10 до 15 км. Всего было пробурено на участке предва- рительной разведки 450 скважин. В процессе бурения отбира- лись пробы воды, которые позволили охарактеризовать изменение минерализации воды с глубиной. Основные свойства водо- носного горизонта исследовались путем одиночных и кустовых откачек продолжительностью: первые — 6—15 сут, вторые — 10—46 сут. Важнейшим вопросом, который требовалось решить при раз- ведке подземных вод в полупустынном климате Прибалхашья, явился вопрос о восполнении запасов подземных вод. С этой целью была организована метеорологическая станция, на кото- рой проводились систематические наблюдения в течение 2 лет и 7 мес. Детальная разведка проведена в северной части предвари- тельно разведанной долины, которая характеризуется наиболь- шей шириной потока пресных грунтовых вод. Эта часть место- рождения намечена для предполагаемого водозабора и на ней пробурено 120 скважин детальной разведки, размещенных по 7 профилям поперек долины. Расстояния между профилями от 2,5 до 6 км, а скважины в профилях пробурены в 500—1000 м друг от друга. Глубины разведочных скважин от 15 до 30 м. На- блюдательные скважины, которыми нет необходимости пересе- кать всю мощность водоносного горизонта, пробурены до глу- бины 6—10 м. В период детальной разведки было проведено 59 одиночных кустовых откачек и в их числе проведены опытно- эксплуатационные откачки продолжительностью по 80 сут. На- 312
меченная схема водозабора составлена из трех продольных ря- дов скважин и одного поперечного, что обеспечивает полный пе- рехват грунтового потока по всей ширине долины. Определение эксплуатационных запасов подземных вод вы- полнено для водоносного пласта по методике Ф, М. Бочевера. Суммарный дебит поперечного ряда скважин на профиле длиной 8 км отнесен к категории А. Дебит 15 скважин продольного ряда ввиду отсутствия опыта эксплуатации подземных вод в та- ких условиях считается по категории В. Дебит двух других про- дольных рядов скважин относится к категории Сь Разность между запасами вод, определенными по гидрогеологическим данным, и суммарным расходом всех четырех рядов скважин квалифицирована по категории С2. Кроме того, на участке детальной разведки выполнен рас- чет восполнения запасов грунтовых вод за счет паводков по ме- тодике Н. Н. Веригина. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТРЕЩИННО-КАРСТОВЫХ ВОД В КАЗАХСТАНЕ Месторождение находится в полупустынной зоне со средне- годовым количеством атмосферных осадков 120—145 мм. Род- ники в районе весьма редки. Таким образом, поиски ориенти- ровались на обнаружение «слепых залежей» подземных вод. Район месторождения представляет собой всхолм- ленную степь с абсолютными отметками 550—650 м, посте- пенно возрастающими на се- вер до 800—900 м, где нахо- дится область питания гори- зонта подземных вод. Геоло- гически этот район сложен осадочными отложениями па- леозойского возраста, которые образовали крупную антикли- нальную складку меридио- нального простирания. В ядре складки обнажаются кристал- лические породы докембрия, песчано-сланцевая толща си- лура и девона. Крылья анти- клинали, осложненные склад- чатостью второго и третьего порядков, сложены отложени- ями верхнего палеозоя. Место- рождение трещинно-карсто- Рис. 122. Схематическая геологиче- ская карта бассейна трещинно-кар- стовых вод. 1 — Метаморфические сланцы; 2 — гра- ниты; 3 — известняки, в пределах которых формируется бассейн трещинно-карсто- вых вод; 4 — песчаники и сланцы; 5 — мергели; б— глины и мергели; 7 — эле- менты залегания; 8 — линия разреза 313
вых вод приурочено к пологой брахиантиклинальной складке третьего порядка на южной окраине главной складчатой струк- туры; оно является почти замкнутым бассейном (рис. 122). Наибольшие ресурсы воды сосредоточены в толще известня- ков нижнего карбона мощностью 800—900 м. Эта толща сло- жена светлыми известняками с прослоями глинистых сланцев в своей верхней части, которые являются водонепроницаемыми. Нижние желтоватые известняки характеризуются интенсивной трещиноватостью и широко развитым карстом. Известняковая толща за пределами месторождения на севере, востоке и юге погружена под более молодые песчано-сланцевые отложения. В районе распространены подземные воды двух типов: 1) трещинно-грунтовые воды песчано-сланцевой толщи си- лура— девона и 2) трещинно-карстовые воды известняков ниж- него карбона. Первые находятся за пределами собственно ме- сторождения к северо-западу и обнаруживаются в ядре главной антиклинали; они накапливаются в области питания бассейна трещинно-карстовых вод и служат важным источником попол- нения последнего. Но сами по себе трещинно-грунтовые воды большого значения не имеют, так как они рассредоточены на больших площадях и не составляют значительных эксплуата- ционных запасов. Трещинно-карстовые воды, образующие рассматриваемое ме- сторождение, явились предметом исследований при поисках и затем разведывались для водоснабжения горного предприятия. Поиски воды начались с гидрогеологической съемки на боль- шой площади, в пределах которой были обнаружены водопрояв- ления, заслуживающие внимания для дальнейших исследований. Так были выявлены благоприятные геологические структуры, ко- торые подвергались более детальному изучению с постоянными гидрометрическими исследованиями. На таких участках выпол- нена структурно-геологическая съемка и проведено бурение по- исково-разведочных скважин. Эти работы показали, что в сво- довой части известняковой толщи распространены крупные и многочисленные карстовые полости, вытянутые вдоль по напла- стованию известняков. В итоге было установлено, что по восточ- ному крылу главной антиклинали в известняках формируется крупный бассейн трещинно-карстовых вод, замыкающийся к югу ввиду погружения складки в южном направлении. Протяжен- ность бассейна около 50 км, питание его происходит за счет подземного стока трещинно-грунтовых вод, которые поступают из северных частей района. Общее движение водного потока в зоне трещинно-карстовых вод ориентировано с севера на юг, согласуясь с понижением абсолютных отметок рельефа. После того как были установлены трещинно-карстовые воды на боль- шой площади распространения и наметились границы бассейна, была начата разведка. Разведка состояла в основном в бурении разведочных и раз- ведочно-эксплуатационных скважин с откачками разного рода. 314
Разведочный участок был выбран в самой южной части бассейна, где трещинно-карстовые воды имеют замедленный подземный сток. На разведочном участке карсты, заполненные водой, были вскрыты на глубинах 17—25 м. Поисково- разведочные скважины на запад- ном крыле антиклинали вскрыли карстовые воды на глубинах от 19 до 29 м. В итоге было проведено бурение по всему поперечному про- филю водоносной антиклинальной структуры (рис. 123). Эти сква- жины по разведочному поперечнику выявили весьма неравномерную во- дообильность в разных пунктах водоносной толщи: удельные дебиты воды по скважинам изменялись от 0,42 до 17,7 л/с. Опробование водоносного гори- зонта производилось откачками из одиночных скважин, располо- женных на 500—600 м друг от друга. На таких расстояниях ис- ключалось взаимное влияние сосед- них скважин на уровень грунтовых вод. В поисково-разведочных сква- жинах проводились кратковремен- ные пробные откачки. Химические анализы трещинно-карстовых вод из сводовой части антиклинальной структуры показали малую минера- лизацию— от 350 до 900 мг/л, жест- кость воды от 2,1 до 7,2 мг-экв/л. В краевых частях бассейна, где толща известняков погружается под визейские песчаники и сланцы, общая минерализация повыша- ется— твердый остаток 1500— 2000 мг/л. Подсчет естественных запасов трещинно-карстовых вод в преде- лах разведанной площади произве- ден на основании гидрометеорологи- ческих исследований и количествен- ных определений трещиноватости и закарстованности известняков. Ста- Рис. 123. Геологический разрез по поперечнику /—/ (к рис. 124, по С. М. Калугину). / — конгломераты; 2 — песчаники; 3 — сланцы; 4 — известняки; 5 — мергели; 6 — статический уровень трещинно-карстовых вод 315
тические запасы подземных вод в карстах и трещинах подсчи- таны по следующим параметрам: площадь распространения вод- ного бассейна — 350 км2, принятая в расчет мощность водонос- ной толщи—150 м, средний коэффициент водоотдачи — 0,027. При этих условиях запасы воды составили около 1,5 млрд. м3. Для более полной оценки разведанного бассейна учтена ве- личина ежегодного его пополнения за счет инфильтрации атмо- сферных осадков. С этой целью на трех участках проводились метеорологические наблюдения за летними осадками, накопле- нием зимних осадков, поверхностными стоками и инфильтра- цией. Этими исследованиями установлено, что на площади бас- сейна его водные запасы пополняются за зимний период на 11,8 млн. м3, а величина среднегодового пополнения составляет 340 л/с. Эксплуатационные запасы трещинно-карстовых вод по про- мышленным категориям определялись в пределах разведочного участка по данным опытных и пробно-эксплуатационных отка- •чек. Суммарный дебит наиболее водообильных скважин здесь •составил 90 л/с, и эта величина квалифицирована в качестве эксплуатационного запаса воды по категории А. Расход воды из .других скважин, полученный с помощью экстраполяции в коли- честве 20 л/с, отнесен к категории В. Эксплуатационные запасы .воды по категории С[ были определены для западного крыла »складки методом аналогии с восточным крылом в размере 120 л/с. Следовательно, общая сумма эксплуатационных запа- сов трещинно-карстовых вод по промышленным категориям на разведочном участке составила 230 л/с. В то же время для этого участка рассчитаны естественные статические запасы вод в ко- личестве 336 млн. м3 и определено среднегодовое пополнение запасов в сумме 285 л/с. Таким образом, разведанное место- рождение является устойчивым источником водоснабжения в размерах подсчитанных эксплуатационных запасов воды.
Глава 7 ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Геолого-экономическая характеристика месторождения по- лезного ископаемого основывается на выявленных его запасах, поэтому способам подсчета запасов в данном разделе уделено наибольшее внимание. Вопросы методики промышленной оценки месторождений изложены кратко. В заключение дано понятие об экономической эффективности разведки месторожде- ний полезных ископаемых, связанное с геолого-экономической их харатеристикой. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Запасы полезного ископаемого — понятие геоло- гическое и горно техническое. Оно характеризует и массу иско- паемого, выраженную в весовых или в объемных единицах, и его качество в отношении использования в том или ином на- правлении. Запасы полезного ископаемого рассматриваются в конкретных формах и условиях залегания геологических тел, что определяет и характер горных работ для добычи этого по- лезного ископаемого. Запасы твердых полезных ископаемых подсчитываются и учитываются по наличию их в недрах без вычета потерь при добыче и переработке и без учета возможного разубоживания полезного ископаемого пустой породой в процессе отработки природных его скоплений. Качество полезного ископаемого определяется его назначе- нием и технологией переработки с учетом использования всех ценных компонентов. Оно выражается в сортах минерального сырья, получаемого при разработке месторождения. По народнохозяйственному значению запасы полезных иско- паемых делятся на две группы, подлежащие раздельному под- счету и учету: балансовые, использование которых эконо- мически целесообразно в данное время, и забалансовые, которые в данное время невыгодно добывать вследствие весьма малого содержания в них ценных компонентов либо особой трудности и сложности добычи и переработки, но которые могут быть использованы при крайней необходимости или в связи с развитием техники в будущем. Подсчет запасов — завершающая операция разведки место- рождения или его части и производится обычно в конце каждой стадии разведочного процесса. 317
Подсчет количества и среднего качества полезного иско- паемого в недрах на основании проведенной разведки выпол- няется применительно к пространственному распределению за- пасов в пределах месторождения. При этом должны быть охарактеризованы горнотехнические условия разработки ме- сторождения— глубины и элементы залегания тел полезного ископаемого, обводненность участка, крепость и устойчивость полезного ископаемого и вмещающих горных пород. Результаты подсчетов и другие характеристики объекта раз- личаются по степени достоверности в зависимости от детальности исследований различных частей месторождения на разных стадиях разведки. Степень достоверности результатов разведки выражается в соответствующих категориях запасов полезного ископаемого (А, В, Ci и С2). В качестве дополнительных сведений при подсчете запасов полезного ископаемого могут быть представлены соображения о народнохозяйственном назначении выявленных запасов, об экономической эффективности выполненных разведочных работ и в итоге — о предварительной оценке промышленного значения разведанного месторождения. Все эти сведения и соображения будут полезны при окончательных решениях об использовании запасов полезного ископаемого, очередности освоения разведан- ного месторождения и оценке эффективности разведок. Они мо- гут быть учтены при проектных разработках и промышленно- экономических расчетах в соответствующей отрасли горной промышленности. ^Промышленные условия (кондиции) представляют собой определенные требования промышленности к месторождениям полезных ископаемых, соблюдение которых позволяет рас- сматривать пригодным объект разведки для промышленного использования. Таким образом, с помощью кондиций оказыва- ется возможным разделить объекты разведки на промыш- ленные уже при первом подсчете запасов полезного иско- паемого. 2 , I - -- у Вследствие специфических особенностей твердых и жидких полезных ископаемых промышленные условия для тех и дру- гих существенно различны. Здесь кратко рассмотрена только суть кондиций для твердых полезных ископаемых, излагаемая ниже согласно перечню, утвержденному Госпланом СССР и последующим инструкциям ГКЗ. '- > Минимальное промышленное содержание по- лезного компонента это такое среднее его содержание в под- счетном блоке, при котором полезное ископаемое является при- годным для промышленного использования. Величина мини- мального промышленного содержания зависит от ценности полезного компонента и возможности его извлечения из руды. Она устанавливается из условия безубыточной разработки месторождения путем соответствующих технико-экономических расчетов. Для вычисления содержания суммы полезных компо- 318
центов в комплексной руде применяются переводные коэффици- енты между компонентами различной ценности. Бортовое содержание полезного компонента есть его содержание в пробе на промышленном контуре рудного тела, отделяющее балансовую руду от забалансовой или пустой вмещающей породы. Устанавливается бортовое содержание на основании вариантных технико-экономических расчетов или по аналогии с разведанными или разрабатываемыми месторожде- ниями подобного типа. Минимальное содержание по пересечению тела полезного ископаемого оконтуривающей разведочной вы- работкой есть такое содержание, которое позволяет включить эту краевую выработку в контур промышленного (балансового) блока. Определяется содержание по краевому пересечению технико-экономическими расчетами в зависимости от принятого минимального промышленного содержания, исходя из окупае- мости предстоящих затрат на добычу и переработку полезного ископаемого. Нижний предел содержания полезного ком- п о н е н т а (или основного качественного показателя) пред- ставляет собой такую концентрацию полезного компонента в пробе, которая еще относится к скоплению полезного иско- паемого, но не дает основания считать ее промышленной. Та- кие показатели качества полезного ископаемого служат вехами для оконтуривания забалансовых запасов. Максимально допустимое содержание вред- ных примесей характеризуется большим разнообразием и находится в постоянной зависимости от направления, в кото- ром используется минеральное сырье, и от технологии его пере- работки. Поэтому «вредные» в одном случае компоненты руды могут оказаться полезными в другом. Следовательно, перечень и допустимые содержания «вредных» примесей регламентиру- ются потребителями минерального сырья или условиями его переработки. Минимальный выход товарной продукции представляет собой лимит, устанавливаемый технологией пере- работки или сортировки добытого полезного ископаемого. Для большинства металлических руд такой лимит определяется возможностью их обогащения. Для других видов минерального сырья, например для слюды или оптических минералов, мини- мальный выход зависит от возможности извлечения минералов требуемого качества. Попутные компоненты, подлежащие наряду с ос- новными обязательному учету с подсчетом их запасов, уста- навливаются в зависимости от потребности и возможности их извлечения. Из большого числа компонентов должны быть вы- явлены и учтены лишь те, которые могут иметь промышленное значение в данных природных образованиях при современном уровне развития техники. Совместно залегающие другие 319
полезные ископаемые — инородные тела во вмещающих породах или сами покрывающие горные породы, пригодные для про- мышленного использования, учитываются наряду с основными полезными ископаемыми при расчете кондиций по разведывае- мому месторождению. Минимальный коэффициент рудоносности (продуктивности) представляет собой такой предел от- ношения между разобщенными скоплениями полезного иско- паемого и массой пустой породы, при котором еще возможна разработка месторождения или его части. Он устанавливается из опыта разработки аналогичных месторождений. Минимальная мощность тела полезного ископаемого, при которой оно подлежит отработке, опре- деляется ценностью минерального сырья и горнотехническими условиями отработки данного месторождения. Чем богаче руда, тем меньшей мощности рудное тело может быть отработано с выгодой. Чем уже возможное очистное пространство и, следовательно, чем меньше будет добываться с рудой пустой породы, тем меньшей мощности рудное тело можно отработать. Максимальная мощность прослоев пустых пород, которые не выделяются при эксплуатации и подсчете запасов и отрабатываются вместе с прилежащими рудами, уста- навливается из опыта. Она может быть также рассчитана в за- висимости от богатства руд, для которых включение пустых пород в добытую рудную массу не снизит качества минераль- ного сырья ниже его балансового значения. Минимальный запас полезного ископае- мого — это запас, при котором эксплуатация тела полезного ископаемого экономически целесообразна, т. е. когда извлекае- мая из недр ценность окупит затраты на добычу и переработку минерального сырья. Возможная глубина отработки месторожде- ния открытым способом и допустимое при этом со- отношение объемов вскрышных пород и объемов полезного ископаемого задается из опыта отработки подобных место- рождений. Для тех частей месторождения, которые будут от- рабатываться открытым способом, перечисленные выше про- мышленные условия выражают обычно более или менее сни- женные требования к качеству полезного ископаемого по сравнению с частями месторождения, предназначенными для подземной отработки. Для некоторых полезных ископаемых, кроме того, устанав- ливаются свои специфические промышленные условия: пределы зольности, спекаемости, выхода смол по углям; пределы дина- мических уровней для жидких полезных ископаемых, темпера- тура воды и др. Промышленные условия для разработки объектов геотехно- логическими методами характеризуются наиболее пониженными требованиями к качеству полезного ископаемого. В некоторых 320
случаях ограничением по качеству будет служить нижний пре- дел содержания полезного компонента в забалансовых рудах, которые возможно разрабатывать тем или другим геотехноло- гическим методом. При этом могут утратить значение некоторые из перечисленных выше кондиций (мощность прослоев пустых пород, расчетное бортовое содержание полезного компонента), но зато появятся другие ограничительные гидрогеологические или горно-технические условия (степень обводненности объекта, проницаемость тел и т. п.), которые определяют продуктив- ность — выход товарной продукции. ТОЧНОСТЬ ПОДСЧЕТА И ДОСТОВЕРНОСТЬ ВЕЛИЧИНЫ ЗАПАСОВ Всякий подсчет запасов полезного ископаемого выполняется с некоторой погрешностью, которая прежде всего зависит от изменчивости морфологических свойств месторождения (пре- рывистости, извилистости контуров тел, колебаний мощности и элементов залегания) и качества полезного ископаемого (со- держаний полезных компонентов или других качественных по- казателей). Чем сложнее месторождение, чем изменчивее формы тел и величины содержаний полезных компонентов, тем больше может быть расхождение между действительными и подсчитанными запасами в его пределах. С другой стороны, величина погрешности подсчета запасов зависит от детальности исследований объекта разведки. Чем больше выполнено разведочных наблюдений (измерений, проб) и чем гуще разведочная сеть, тем меньше погрешность опре- деления запасов полезного ископаемого на одном и том же объекте разведки. Истинное значение абсолютной погрешности подсчета запа- сов установить невозможно, так как истинное количество запа- сов, заключенное в разведочном объекте, никогда не известно. Поэтому в практике разведочного дела принято ограничиваться выяснением весьма приближенного значения возможной относи- тельной погрешности определения запасов. Вариационная ста- тистика позволяет определить некоторые предельные значения погрешностей с той или иной вероятностью, по которым и при- ходится судить о возможной величине конкретной погрешности в каждом случае. Чтобы найти приближенное значение погрешности подсчета запасов, используются данные опыта разведки аналогичных месторождений и анализируются различные составляющие по- грешности. Погрешности определения площади объекта раз- ведки, погрешности определения средних величин мощности, объемной массы, содержания полезных компонентов, слагаясь алгебраически, образуют значение суммарной погрешности определения запасов полезного ископаемого. При этом важно учитывать, что погрешности могут быть положительные ( + ) Н Заказ № 2791 321
или отрицательные (—). При одинаковых знаках общая по- грешность будет наибольшая, при разных знаках составляющих погрешностей она может оказаться как угодно мала. Многолетний опыт разведок разнообразнейших месторожде- ний полезных ископаемых показывает, что имеются два основ- ных источника погрешностей определения запасов: 1) практи- чески неизбежные технические ошибки; 2) геологические ошибки (или «ошибки аналогии»). Соответственно величинам тех или других технических оши- бок точность произведенных подсчетов может быть большей или меньшей. Однако высокая степень точности подсчета, в ко- тором учтены влияния практически всех технических ошибок, еще не определяет высокой достоверности подсчитанных запа- сов. При ничтожных технических ошибках измерений и подсче- тов геологические ошибки могут быть весьма большими. Тогда погрешность определения запасов полезного ископаемого ока- жется достаточно большой и, следовательно, достовер- ность такого определения величины запасов полезного иско- паемого будет невысокой. Технические ошибки могут быть случайными и си- стематическими, повторяющимися при каждом измерении или анализе. Случайные ошибки вызываются неожиданными откло- нениями в единичных измерениях (анализах), приводящими к определениям значений величин больших или меньших в сравнении с действительными. При большом количестве из- мерений (анализов) они, как правило, взаимно компенсируются, так как вероятность положительных и отрицательных отклоне- ний при этом практически одинакова. Поэтому случайные тех- нические ошибки множества разведочных данных не оказывают существенного влияния на точность подсчета и достоверность определения величины запасов полезного ископаемого. Систематические ошибки обычно связаны с недостатками метода или технического агрегата (пробоотборника, аналитиче- ского или измерительного прибора). Они односторонне иска- жают— преуменьшают или преувеличивают — значения на- блюдаемых величин. Наличие систематических ошибок устанав- ливается специальными контрольными исследованиями. Эти ошибки могут быть учтены в подсчете путем применения со- ответствующих поправочных коэффициентов. Наиболее значи- тельные и распространенные технические систематические ошибки подсчета запасов следующие: 1) ошибки замера мощностей в натуре, достигающие по бу- ровым скважинам 30—50%, иногда полный пропуск полезного ископаемого: 2) ошибки опробования, возникающие при отборе пробы из-за избирательного истирания керна или выкрашивания мате- риала при отбойке пробы в обнажении, а также в процессе испытания пробы вследствие несовершенства метода анализа или неточности регистрирующих приборов; 322
3) ошибки определения объемной массы и влажности по- лезного ископаемого, являющиеся следствием несовершенства метода или неточности весов; 4) ошибки нанесения и замера расстояний и площадей на чертежах, обусловленные деформацией бумаги или неточностью чертежных принадлежностей; 5) ошибки способа подсчета запасов из-за неточностей рас- четных формул или несоответствия простых геометрических фигур и тел-, принимаемых в расчет, телам и фигурам, постро- енным на чертежах. Следует иметь в виду, что небрежность в работе лиц, свя- занных с измерениями и геологической документацией, с опро- бованием полезного ископаемого, с анализами проб, с графиче- ским оформлением разведочных материалов, влечет многократ- ное увеличение технических ошибок и может привести к значительным ошибкам, которые совершенно исказят разве- дочные данные. Такие исключительные ошибки уже не будут подчиняться законам математической статистики и даже при множестве разведочных наблюдений окажут существенное иска- жающее влияние на результаты разведки. Геологические ошибки обусловлены тем, что при ин- терполяции разведочных данных между точками наблюдений и при их экстраполяции допускается вероятность постепенного, непрерывного изменения формы тела, его пространственного положения и качества полезного ископаемого. В некоторых слу- чаях применяется поправка на прерывистость объекта разведки, одинаковая для всех интервалов интерполяции и экстраполя- ции. И тот и другой приемы основаны на упрощенном представ- лении об аналогии различных частей разведываемого место- рождения, в связи с чем такие ошибки называются еще «ошиб- ками аналогии». В действительности предполагаемые закономерности измене- ния свойства тела полезного ископаемого и его элементов за- легания между разведочными пересечениями и за их пределами чаще не имеют места. Нередко изменчивость свойств тел по- лезных ископаемых скачкообразна. Во всяком случае развед- чику она неизвестна. Поэтому, естественно, возникают ошибки случайного или систематического характера. Случайные отклонения мощности тела или содержания по- лезного компонента, принимаемые при интерполяции, от истин- ных их значений в промежутках между точками наблюдений, обладая различными знаками, обусловливают для всего объ- екта то или иное значение геологической ошибки в определении средних их величин. Определения запасов, средних содержаний и средних мощностей по месторождению в целом всегда более точны и достоверны, чем соответствующие определения по от- дельным частям месторождения при той же детальности ис- следований. Относительные погрешности определения запасов по отдельным подсчетным блокам могут достигать десятков 323
Рис. 124. Схематический геологический разрез Сумсарского полиметалли- ческого месторождения. 1 — рудовмещающие доломиты; 2 — покровная толща известняков; 3 — подстилающие песчаники; 4— рудная залежь; 5 — тектонические нарушения; б—контур интерполя- ции разведочных данных по скважинам без учета складчатых изгибов залежи процентов, а погрешность их определения по объекту разведки в целом при этом может выражаться величиной, близкой к нулю. Систематическая геологическая ошибка может быть весьма значительной как для отдельных частей месторождения, так и для объекта в целом. Например, если прерывистое рудное тело при интерполяции данных между разведочными пересечениями будет рассматриваться как непрерывное, то это приведет к за- метному преувеличению подсчитанных запасов и по каждому: участку, и по всему рудному телу. В другом случае при упро- щенной интерполяции по прямой контуров изогнутого пласта полезного ископаемого может возникнуть немалая ошибка в сторону преуменьшения запасов (рис. 124). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Параметрами подсчета называются определенные величины, дающие возможность вычислять запасы полезного ископаемого по месторождению или его части. Запас полезного ископаемого Q выражается в метрах куби- ческих или в тоннах. В последнем случае он вычисляется как произведение объема V тела или его части (блока) на объем- ную массу полезного ископаемого d: Q — Vd. Запас полезного компонента Z выражается в тоннах или 324
килограммах и представляет собой произведение запаса полез- ного ископаемого на среднее содержание заключенного в нем полезного компонента с: Z=Qc. Для вычисления объема тела полезного ископаемого или его части (блока) принимается некоторая площадь в контуре уплощенного тела (в его плоскости или в какой-нибудь про- екции); штокообразные или изометричные тела характеризу- ются площадями горизонтальных или вертикальных сечений S. В качестве третьего измерения служит средняя мощность т уплощенного тела или расстояние между параллельными раз- ведочными сечениями штокообразного и изометричного тел. Объем тела или его части вычисляется из произведения этих двух величин: V=Sm. Таким образом, подсчету .запасов предшествуют: 1) вычисление или измерение на плане площади тела или площади поперечных сечений тела S; 2) вычисление средней мощности тела или среднего рас- стояния между параллельными разведочными сечениями тела /и; 3) вычисление средней объемной массы полезного ископае- мого d; 4) вычисление среднего содержания полезного компонента с. Исходные данные для подсчета запасов полезного ископае- мого, накапливаемые в процессе разведки месторождения, пред- ставлены следующими материалами: а) чертежами разведочных разрезов и планов, на которых нанесены необходимые для подсчета результаты геолого-мине- ралогических, химических, геофизических, гидрогеологических и инженерно-геологических исследований; б) таблицами результатов химических анализов или других испытаний разведочных проб с соответствующими данными кон- троля массовых анализов (испытаний); в) сведениями о технологических исследованиях валовых проб, характеризующими возможность использования полезного ископаемого по его сортам; г) результатами лабораторных и полевых определений объ- емной массы и влажности полезного ископаемого. Названные графические материалы в совокупности с ре- зультатами опробования и другими разведочными наблюде- ниями позволяют определить границы, конфигурацию и раз- меры площадей подсчетных блоков на плане и в разрезах. На- боры измерений и анализов в пределах подсчетных блоков дают возможность вычислить средние значения линейных вели- чин, необходимых для вычисления объемов; объемные массы полезного ископаемого, средние для различных природных ти- пов полезного ископаемого; средние содержания полезного компонента или нескольких компонентов. 325
Рис. 125. Проекции наклонного плос- кого тела полезного ископаемого. Площади тел или их сече- ний измеряются планиметром или палеткой, а в случае про- стейших геометрических фи- гур могут быть вычислены по известным математическим выражениям. При этом на чертеже размеры тела могут соответствовать натуральным в принятом масштабе, если чертеж выполнен в плоскости тела — пласта, жилы, линзы, или они будут несколько ис- кажены, когда наклонное плоское тело изображается в его вертикальной или горизонтальной проекции. В последнем случае истинная площадь наклонно залегающего плоского тела полезного ископаемого 5И и проекции этой площади на гори- зонтальную S? и вертикальную SB плоскости связаны соотно- шениями (рис. 125): Sb == S„ sin о:, Sr = SHcosa. При этом истинная мощность наклонно залегающего тела равна та = тв cos а ~ тг si п а, где тв — мощность, измеренная по вертикали; тг — мощность, измеренная по горизонтали; а — угол наклона (падения) тела. ^..'Средние значения подсчетных параметров т, с и d определяются по объекту разведки в целом или по его частям (блокам), на которые расчленяется объект в зависимо- сти от степени сложности геологического строения месторожде- ния и различной детальности исследований разных его частей. Первым шагом в определении средних величин при подсчете запасов является вычисление средних значений по отдельным разведочным пересечениям. Затем вычисляются средние значе- ния величин по участкам (подсчетным блокам) на основании данных по разведочным пересечениям в пределах этого участка. И, наконец, средние величины содержания полезного компо- нента, объемной массы руды и, если нужно, средней мощности тел полезных ископаемых могут быть определены по место- рождению в целом. В разведочной практике применяются два способа подсчета средних величин: 1) способ среднего арифметического и 2) способ среднего взвешенного. Ниже даются формулы, при- меняемые для нахождения средних значений подсчетных пара- метров. 326
Средняя мощность тёла полезного ископаемого или его части в большинстве случаев определяется способом сред- него арифметического т = —, где п — число разведочных п пересечений. При небольшой изменчивости формы тела полезного иско- паемого значение средней арифметической мощности дает вполне правильное представление о ней. Если формы тела-по- лезного ископаемого не выдержаны, а измеренные мощности сильно колеблются, то бывает целесообразно «взвешивать» мощности на площади S влияния, которые должны устанавли- ваться по геологическим соображениям: ~~г m2S2 4~ • • • 4~ тп$п S1 + s2 + . . . + sn где mi ... тп — частные значения мощностей; St...Sn— пло- щади влияния частных значений мощностей. Средняя объемная масса при равномерных разве- дочных сетках и умеренной изменчивости мощности тела по- лезного ископаемого или его части надежно определяется сред- ним арифметическим способом а =---------. п Если же мощность объекта неравномерная, то среднее значе- ние объемной массы следует вычислять по формуле среднего взвешенного _ djini d2m2 4~ • • 4~ dnmn -j- ш2 4~ • • • 4~ тп При неравномерном расположении пунктов наблюдений и при значительных колебаниях объемной массы может оказаться целесообразным вычисление ее среднего значения взвешива- нием еще и на площади влияния частных наблюдений: j__ djtniSi -f- d2ffi2S2 4~ • • • 4~ dnmnSn niiSi ff>2S2 4- . . . mn$n где di... dn — частные значения объемных масс; mt... тп — мощности, соответствующие частным значениям объемных масс; Sj.-.Sn — площади влияния отдельных разведочных пере- сечений. Среднее содержание полезного компонента по каждому разведочному пересечению вычисляется всегда как среднее взвешенное - _ Cjffii 4~ с2т2 4~ • • • 4~ сптп zzii 4~ щ2 4- • • • 4- тп где с,... сп — частные значения содержаний полезных компо- нентов; т}...тп— длины интервалов проб по мощности, со- ответствующих частным содержаниям полезного компонента в разведочном пересечении. 327
Общей формулой для подсчета средних содержаний полез- ного компонента в пределах подсчетного блока при равномер- ной разведочной сети является следующее выражение: - CidjOTt + c2d2m2 4- ... 4- cndnmn ditni 4- d2tn2 4- . . . 4~ d^ffin При небольших колебаниях мощности тела или объемной массы тот или другой член из формулы исключается. А если и мощности, и объемные массы не отличаются существенной из- менчивостью, то среднее содержание полезного компонента , - 2с£ следует вычислять методом среднего арифметического с =------. п При неравномерной разведочной сети среднее содержание полезного компонента в большинстве случаев также должно определяться по вышеуказанным формулам. И только если по геологическим данным выясняется принадлежность повышен- ных или, наоборот, пониженных содержаний компонента к опре- деленным частям объекта разведки, то в таких случаях следует определять среднее содержание полезного компонента методом среднего взвешенного на площади влияния. Так, может воз- никнуть необходимость расчленения крупной подсчетной еди- ницы (залежи, этажа) на ряд подсчетных блоков в зависимо- сти от особенностей распределения полезного компонента. Определение содержания полезного компонента в скважинах колонкового бурения часто приходится производить по керну и шламу. Принято вычислять среднее содержание компонентов по рудному интервалу скважины в таких случаях путем взвеши- вания частных содержаний в керне ск и шламе сш на соответ- ствующие объемы той и другой пробы VK и Уш: “ СкУ к + СщУ ш VK + Среднее содержание полезного компонента в каком-либо подсчетном блоке с немногими разведочными пересечениями или пробами может существенно искажаться весьма высоким («ураганным») или крайне низким содержанием, полученным в единичной пробе (в одном-двух пунктах опробования). Ввиду этого при подсчетах запасов нередко применяется так называе- мое уравновешивание выдающихся проб. Оно осуществляется путем замены необычно высоких содержаний в отдельных про- бах средними из смежных проб или умеренно высокими, часто встречающимися, или даже необычно высокие содержания по- лезного компонента просто исключаются из подсчета без за- мены. Все эти искусственные способы не имеют каких-либо тео- ретических обоснований и многими разведчиками оспариваются. Они не гарантируют правильности вычисления средних содер- жаний в подсчетных блоках. В то же время выдающиеся со- держания, изредка встречающиеся в пределах месторождения, 328
отражают его природу и, следовательно, являются характерным свойством такого объекта разведки. Поэтому неправильно игнорировать при подсчетах запасов участки с весьма высокими содержаниями полезного компонента. Установлено также, что при большом числе разведочных проб необычно высокие или низкие содержания полезного компонента в единичных пробах не искажают значений среднего содержания по месторождению в целом или по значительной его части. ^Поправочные коэффициенты вводятся в расчеты при под- счете запасов полезных ископаемых вследствие недостаточности разведочных данных. Эти коэффициенты неизбежны при под- счетах запасов в сложных геологических условиях по низким категориям (Ci и С2), когда имеются немногие разведочные пересечения, пробы и другие нaблюдeнияJ Коэффициент рудоносности является наиболее распространенным среди других поправочных коэффициентов. Он представляет собой отношение рудной части объекта раз- ведки (месторождения, залежи, блока) к целому. Наиболее точно выражается коэффициент рудоносности через рудный Кр и общий Vo объемы объекта: jVp = Ур/Уо. Но отношение объемов становится известным только после отработки месторождения. Поэтому в разведочной практике используются обычно приблизительные значения коэффициента рудоносности, вычисляемого как отношение суммы площадей рудных участков SSP ко всей площади объекта разведки So: is _ s,sp В некоторых случаях возможно определять лишь линейный коэффициент рудоносности, который является отношением суммы рудных интервалов S/p к общей длине разведочной вы- работки /о в пределах пересекаемой рудной зоны (рис. 126): К — 2Zp Лр ~ i • «о При разведке угольных месторождений применяется равно- значный коэффициент, называемый коэффициентом продуктив- ности. Разновидностями коэффициента рудоносности (продуктивно- сти) можно назвать коэффициенты: валунистости, каменисто- сти, льдистости россыпей, а также коэффициент закарстован- ности карбонатных пород. Коэффициент содержания полезного компонента является следствием систематической погрешности результа- Рис. 126. Горная выра- ботка, вскрывшая пре- рывистую рудную за- лежь (по А. П. Про- кофьеву). 1 — участки промышленной руды; 2 — безрудные уча- стки 329
тов массового опробования. Погрешность, возникающая из-за метода химического анализа, из-за избирательного истирания керна или избирательного выкрашивания при отборе проб в об- нажениях, устанавливается контрольным опробованием или контрольными анализами. И тогда величина коэффициента вы- числяется по формуле /Сопр = Ск/Со, где с0 — среднее содержание компонента по рядовым пробам; ск — среднее содержание ком- понента по контрольным пробам. Коэффициент объемной массы применяется, когда установлена систематическая погрешность его определения тем или другим лабораторным способом. Обычно контрольные опре- деления объемной массы осуществляются на больших массах полезного ископаемого — по валовым пробам, по товарной руде в вагонах — с тщательным замером объема пробы. Этот по- правочный коэффициент вычисляется аналогично коэффициенту содержания Коб=йкМл, где с/л — средняя объемная масса по лабораторным определениям; dK — объемная масса по контроль- ным определениям. Коэффициент влажности важен прн подсчете запа- сов для руд, обладающих значительной влажностью в есте- ственном их залегании. Определение содержания полезного компонента производится в сухом материале пробы. Следова- тельно, для установления содержания металла во влажной руде должен быть произведен соответствующий пересчет с учетом различных объемных масс влажной и сухой руды. Формула для пересчета содержаний полезных компонентов, определяемых в сухих навесках, на их содержание во влажной руде имеет следующий вид: Ссух (100 В) где свл — содержание полезного компонента во влажной руде, % или г/т; сСух — содержание полезного компонента в сухой руде, °/о или г/т; В — влажность, при которой определена объ- емная масса руды, %. Поправочные коэффициенты на содержание полезного ком- понента, объемную массу и влажность полезного ископаемого должны вводиться в расчеты по каждой пробе из числа тех, которым оказалась свойственна систематическая погрешность соответствующих определений. Если же контрольные исследо- вания проведены на участке, где имеются отклонения контроль- ных определений разного знака от первоначальных массовых, то выявленная таким образом результирующая погрешность принадлежит участку в целом. Следовательно, в последнем случае поправочный коэффициент должен вводиться для уточ- нения данных по группе проб, отобранных с данного участка, но не к каждой отдельной пробе. 330
ОКОНТУРИВАНИЕ ТЕЛ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ДЛЯ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ Для подсчета запасов Q необходимо очертить площадь тела полезного ископаемого или площади некоторых сечений этого тела по данным разведки. Такая операция называется оконту- риванием и выполняется посредством некоторых приемов, по- зволяющих наметить местоположение подсчетного контура, более или менее близкое к действительному контуру тела по- лезного ископаемого. Однако действительный контур разведы- ваемого тела всегда чем-то отличается от геометризироваиного подсчетного контура. В результате возникает погрешность опре- деления площади тела полезного ископаемого за счет ее иска- жения в приконтурной полосе. Ввиду этого проблема оконту- ривания тел полезных ископаемых по данным разведки — одна из первостепенных в учении о поисках и разведке полезных ископаемых. При проведении контура между двумя разведочными пере- сечениями— вскрывшим и невскрывшим полезное ископаемое — применяется прием интерполяции, называемый еще ограничен- ной экстраполяцией. Часто контур проводится на половине расстояния между выработками, пересекшими тело полезного ископаемого, и за- контурными выработками, не встретившими этого тела (рис. 127). Разумеется, действительная граница тела полезного ископаемого только иногда может оказаться точно посредине между двумя такими выработками; обычно же она ближе к од- ной из них. Обширный опыт показывает, что для подсчета за- пасов при достаточном числе законтурных разведочных пере- сечений этот способ проведения контура оправдан, так как от- клонения действительного контура от середины в ту или другую Рис. 127. Разведочный профиль по золотоносной россыпи. J — почвенно-растительный слой; 2 — песок; 3 — глина; 4 —галька; 5 — валуны; б — суглинок; 7 — щебень; 8 — песчаники; 9 — интервалы опробования; 10 — контур под- счета запасов 331
Сторону взаимно компенсируются При густых разведочных сетях. Когда за крайней разведочной выработкой, вскрывшей тело полезного ископаемого, нет законтурного пересечения, прихо- дится пользоваться приемами неограниченной экстраполяции. Эти приемы подразделяются на геологические и формальные. Геологические приемы дают возможность логически обо- сновать общий контур рудного тела. Например, для пластовых месторождений границами рудных тел могут служить линии выклинивания продуктивной фации. В случае какого-либо эпигенетического образования, контролируемого структурными элементами вмещающей толщи, контуры могут быть про- ведены по определенным нарушениям. Иногда довольно четко проявляется зависимость формы тела полезного ископаемого от окружающей среды. Такая зависимость формы тела от гео- логической обстановки, выявленная в процессе разведки, мо- жет дать достаточно надежные основания для проведения контура по способу разрезов или способу изолиний мощности. Способ разрезов (рис. 128) сводится к составлению ряда сечений тела полезного ископаемого на основании прой- денных разведочных выработок. Положение линий, ограничи- вающих сечение тела за пределами крайних разведочных пере- сечений, определяется установленной зависимостью формы таких тел от геологической обстановки, характерной для дан- ного месторождения. Пересечение линий в месте предполагае- мого выклинивания тела в каждом разрезе дает вероятную точку, лежащую на контуре экстраполяции. Так от разреза к разрезу намечается общий контур тела полезного ископае- мого для подсчета запасов. Способ изолиний мощности (рис. 129) представ- ляет собой экстраполяцию значений мощности по правилам топографии. На основе предположения о постепенном убыва- нии мощности в приконтурной полосе находится нулевая линия, которая и принимается в качестве контура тела полез- ного ископаемого. В ряде случаев подсчетный контур прово- дится не По нулевой линии, а по линии минимально допусти- мой мощности, заданной промышленными условиями (конди- циями). Формальные приемы проведения контура неограниченной экстраполяции применяются в тех случаях, когда нет сколько- нибудь убедительных геологических данных о границах рас- пространения продуктивной зоны за пределы участков, осве- щенных разведочными выработками. В практике подсчета запасов полезных ископаемых обыч- ными являются следующие формальные приемы: 1. Проведение контура неограниченной экстраполяции на расстоянии от краевых выработок, равном половине среднего интервала между внутриконтурными выработками в разведоч- ных разрезах. Этот прием дает малое приращение прогнозной 332
ш Рис. 128. Проведение внешнего контура рудной залежи по способу разрезов. 1 — внутренний контур; 2 — внешний контур; 3 — горные выработки; 4 буровые скважины Рис. 129. Проведение внеш- него контура рудной залежи по способу изолиний мощно- сти. 1 — вмещающие породы; 2 — руд- ная залежь; 3 — скважина н вскрытая ею мощность эалежи продуктивной зоны за пределами краевых разведочных пере- сечений. Данный прием целесообразен в тех случаях, когда по геологическим общим данным или по степени разведанности объекта экстраполяцию следует проводить с осторожностью. Он оправдан при разведке небольших тел полезных ископае- мых или при доразведке флангов и глубинных частей ранее разведанной, но не вполне оконтуренной крупной залежи. 2. Проведение контура неограниченной экстраполяции в зависимости от линейных размеров тела полезного ископае- мого. Такой прием называется еще способом «подвески» запа- сов, рекомендованным Гувером. «Подвеска» запасов к пло- щади тела полезного ископаемого, освещенной разведочными выработками, осуществляется обычно в двух вариантах (рис. 130): треугольником или прямоугольным полотном. Вы- сота треугольника принимается равной половине разведанной длины тела полезного ископаемого. Высота же прямоуголь- ного полотна берется как четверть длины тела. 333
I------------------------------------------------------------------------------------------------------'4 Рис. 130, Проведение внешнего контура в за- висимости от длины тела полезного ископае- мого. । а — по правилу треуголь- ника; б — по правилу прямоугольного полотна На ранних стадиях разведки часто не представляется воз- можным при немногих разведочных пересечениях очертить в пределах прерывистого месторождения даже некоторые наи- более значительные тела полезного ископаемого. Поэтому оконтуривание частей крупного месторождения для подсчета запасов бывает целесообразным выполнять по укрупненным условным единицам, представляющим собой группы сближен- ных тел. В таких случаях объем полезного ископаемого вы- числяется при помощи коэффициента рудоносности (продук- тивности). Значение коэффициента рудоносности может быть приблизительно определено по немногим разведочным пере- сечениям или принимается по аналогии с таковым на детально изученном подобном месторождении. Оконтуривание балансовых и забалансовых запасов место- рождения производится раздельно, поскольку их подсчет и дальнейший учет дифференцированы. Таким образом, на месторождении может возникнуть двойной контур — первый, ограничивающий части месторождения обычно центральные, за- ключающие балансовые запасы полезного ископаемого, и вто- рой, очерчивающий примерно все месторождение с его заба- лансовыми запасами. Последние заключены между первым (балансовым) и вторым (забалансовым) контурами. Следует иметь в виду, что контуры объекта разведки, про- водимые для подсчета запасов полезного ископаемого, ус- ловны, во-первых, потому, что более или менее отличаются от истинных, неизвестных разведчику, и, во-вторых, потому, что зависят от промышленных условий, предъявленных к качеству полезного ископаемого в недрах. Так, с изменением бортового содержания полезного компонента или иного минимального качественного показателя может резко измениться контур тела полезного ископаемого (рис. 131). Чем беднее месторождение по содержанию полезных компонентов и чем неравномернее их распределение, тем резче колебание контуров рудных тел, составляющих месторождение при изменении кондиций. Ввиду возможных значительных изменений контуров тел в зависимости от кондиций целесообразно выполнять подсчет запасов полезного ископаемого по трем-четырем вариантам. При этом бортовые показатели качества полезного ископае- мого должны выбираться с учетом значений средних каче- ственных показателей по подсчетным блокам. Последние должны быть приемлемы для промышленности. 334
i+++p 1ллл~|2 кд|з £34 Rzjg Рис. 131. Пример изменения контура штокверка с изменением промышлен- ного (кондиционного) минимума содержания металла в руде. / — гранодиорит-порфиры; 2 — вторичные кварциты по гранодиорит-порфирам; 3 — вто- ричные кварциты по эффузивам; 4 — линии тектонических нарушений; 5—6 — контуры рудного тела при содержании меди в руде: 5 — 0,5%; 6 — 0,4%. Цифрами даны отметки горизонтов, м При вариантном подсчете запасов полезного ископаемого один из найденных контуров надежно очертит весь объект разведки по сумме балансовых и забалансовых запасов по- лезного ископаемого; другие внутренние контуры покажут размеры балансовых частей запасов в зависимости от тех или других кондиций. Изображаемые контуры, особенно в начальный период раз- ведки, могут сильно отличаться от действительных. Поэтому Рис. 132. Контуры фрагмента кварцево-вольфрамитовой жилы Холтосон- ского месторождения, построенные на основании квадратной сети разведоч- ных пересечений: / — отработанного пространства; 2 — максимально возможный; 3~ минимально воз- можный. Скважины: 4 — рудные; 5 — пустые 335
всегда целесообразно учитывать вероятную погрешность окон- туривания объекта разведки. Описанные выше построения при оконтуривании тел полез- ных ископаемых рассчитаны на получение для подсчета запа- сов полезного ископаемого некоторой средней подсчетной пло- щади S в проекции тела или в каком-то его сечении. Действи- тельная же площадь тела (или сечения) может оказаться большей или меньшей в пределах между максимально возмож- ным Smax и минимально возможным Smin значениями рассма- триваемой площади объекта. Ввиду этого, кроме усредненного значения подсчетной площади, полезно иметь представление о предельных значениях на основании геологических представ- лений и с учетом данных по разведочным выработкам. Один из простейших примеров построений такого рода при оконту- ривании плоского прерывистого тела показан на рис. 132. В результате такого построения выясняется размах возмож- ных значений подсчетной площади Rs, который позволяет су- дить о степени достоверности определения ее величины по дан- ным разведки при той или другой густоте разведочных пере- сечений. Чем больше размах возможных значений S, тем меньше достоверность ее определения. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Рассматриваемые ниже способы подсчета запасов пред- ставляют собой определенные системы геометрических по- строений и простейших вычислений, с помощью которых при- родные тела более или менее сложных форм заменяются простыми равновеликими телами, объемы которых легко вы- числяются по элементарным математическим формулам. Выбор способа подсчета запасов определяется геологиче- скими особенностями месторождения и применяемыми систе- мами разведки. Однако не следует преувеличивать роль спо- соба подсчета запасов полезного ископаемого в достижении наибольшей надежности результатов. Опыт показывает, что главными причинами ошибок при подсчетах запасов являются дефекты документации и неправильные геологические пред- ставления при интерполяции и экстраполяции данных раз- ведки. При достаточном количестве доброкачественного фактиче- ского материала и при правильном понимании геологической обстановки подсчеты, выполняемые двумя или тремя разными способами на одном и том же исходном материале, дают близ- кие цифры запасов. Опыт, накопленный в Советском Союзе, показал, что целе- сообразно применять только те способы подсчета запасов, ко- торые, являясь простыми в исполнении, в то же время позво- ляют отражать геологические особенности месторождений. 336
В последние годы в практике разведок месторождений полез- ных ископаемых преобладают подсчеты запасов среднего арифметического, способом блоков и способом разрезов. Способ среднего арифметического Этот способ представлен простейшим подсчетом запасов и охватывает весь объект разведки. Все разведочные пересече- ния, заключенные внутри общего контура объекта, служат исходными данными для вычисления средних значений под- счетных параметров. Оконтуривание подсчетной площади мо- жет быть произведено любым из известных способов. Таким образом, при подсчете запасов полезного ископаемого спосо- бом среднего арифметического сложные очертания тела сгла- живаются путем превращения этого тела неправильной формы в равновеликую по объему плиту (рис. 133). При этом способе средние значения подсчетных параметров вычисляются как средние арифметические величины. Подсчет- ная площадь принимается равной площади тела полезного ископаемого, обычно в плане или в проекции на горизонталь- ную плоскость. Средняя мощность тела, выраженная толщиной подсчетной плиты, вычисляется как средняя величина из всех рудных разведочных пересечений. Среднее содержание полез- ных компонентов также вычисляется среднеарифметическим способом, без «взвешивания» на различные мощности, уста- новленные в разведочных пересечениях. Средняя объемная масса определяется по ограниченному числу проб (20—30) как средняя арифметическая величина. И только вычисление среднего содержания по разведочному пересечению выполня- ется способом среднего взвешенного — содержания в секцион- ных пробах по разведочному пересечению «взвешиваются» на длины проб. Рис. 133. Схема преобразования формы рудного тела при подсчете запасов способом среднего арифметического. а — план рудного тела; б — разрез по линии АБ; в — аксонометрическая проекция преобразованного тела. / — вмещающие горные породы; 2 — рудное тело; 3 — разведочные выработки: черные — пересекшие рудное тело, светлые — законтурные 337
Расчетные формулы имеют простейший вид: — т< 4- тг 4- • • . 4- тп средняя мощность тела т =——i—----------1—• средняя объемная масса d = п di + di + . • . + dn п среднее содержание компонента с = cimi + с2тг +.. • •. • +сптл_ . __________________ mi + тг + • • • +тп объем тела V—Sm; запас полезного ископаемого Q~Vd-, запас полезного компонента Z=Qc, где S — площадь тела; п— число измерений (определений). Основным преимуществом способа среднего арифметиче- ского является простота подсчетов. Этот способ дает возмож- ность быстро определить величину запасов для ориентировоч- ного представления о промышленной ценности месторождения. Он является единственно рациональным способом подсчета запасов при немногочисленных разведочных данных. Поэтому способ среднего арифметического типичен для подсчетов за- пасов по результатам поисково-оценочных работ и предвари- тельной разведки. Пример подсчета запасов методом среднего арифметиче- ского иллюстрируем на опыте разведки ныне уже отработан- ного месторождения силикатно-никелевых руд — Промежуточ- ного. Месторождение залегает вблизи поверхности, в коре вы- ветривания массива ультраосновных изверженных пород. Раз- рез коры выветривания сверху вниз представлен оранжево- красными безрудными охрами, зеленоватыми нонтронитами, выщелоченными серпентинитами и габбро-амфиболитами. Руд- ная зона нонтронитов и частично никеленосных серпентинитов имеет форму пластообразной залежи с извилистыми нечет-- кими контактами, которые устанавливаются только по данным опробования. Промышленная залежь длиной 1400 м при ширине от 500 до 1000 м отличается неравномерной мощностью, колеблющейся от 1 до 35 м. Она находится на глубинах от 0,2 до 42 м. Руда бедная, содержит немногим более 1 % никеля; среднее со- держание кобальта 0,05%. Вся она относится к одному сорту, используемому прямо для выплавки никеля без предваритель- ной обработки. Месторождение после его обнаружения единичными поиско- выми скважинами разведывалось предварительно при помощи скважин медленного ударно-вращательного бурения, располо- женных по квадратной сети 200X200 м и на отдельных уча- стках ЮОхЮО м; всего пробурено 2250 м. Детальная раз- ведка, длившаяся 2 года, велась уже колонковым бурением с применением контрольных шурфов и дудок. Большая часть месторождения разведана по сети 25x25 м, остальная — по 338
сети 50X50 м (рис. 134). Для контроля определения качества руды сравнивались данные по шурфам и скважинам, что вы- явило незначительные расхождения — в среднем менее 1 %; контроль химических анализов проб как внешний, так и внут- ренний показал допустимые погрешности анализов. Возмож- ность использования руды проверялась прямо на действующем заводе. Для подсчета запасов были установлены кондиции: борто- вое содержание никеля 0,70%, минимальное среднее содержа- ние никеля 1,3%, минимальная мощность рудного тела 1 м. Подсчеты выполнялись следующим образом: а) по каждой разведочной выработке вычислялось среднее содержание никеля и кобальта как средневзвешенная вели- чина на интервалы опробования; б) данные о содержании и рудной мощности по каждой разведочной выработке выносились на подсчетный план и 339
служили исходными для вычисления средних арифметических значений мощности залежи и содержаний полезных компонен- тов— никеля и кобальта; в) отдельно для центральной части, где находятся запасы категории В, а для остальной — по категории СФ Способ геологических блоков имеются уже многочисленные Рис. 135. Схема преобразования при- родной формы неоднородного тела полезного ископаемого при подсчете запасов способом геологических бло- ков. При наличии разнородных частей месторождения в его пределах выделяются участки, которые представляют собой отдельные подсчетные блоки. Выделение блоков производится по разным типам полезного ископаемого, выявляемым в про- цессе разведки; по морфологическим особенностям разных частей месторождения; по различиям в условиях залегания, т. е. по различным геологическим признакам. Отсюда и на- звание выделяемых блоков: «геологические блоки». При вы- делении блоков по геологическим признакам приходится также учитывать степень разведанности различных их частей и тогда в пределах некоторых геологических блоков целесо- образно выделять самостоятельные подсчетные блоки с целью дифференцированного учета запасов полезного ископаемого разных категорий (А, В, Сь С2). Сущность преобразования форм для подсчета запасов способом гелогических блоков состоит в том, что отдельные части объекта разведки превращаются в пластины разной толщины и все тело полезного ископаемого представляет собой ряд сомкнутых такого рода пластин (рис. 135). Подсчеты запасов и их параметров в пределах каждого блока ведутся или способом среднего арифметического, или способом среднего взвешенного, если исходные данные по раз- ным разведочным пересечениям существенно различны. Общие запасы полезного ископаемого подсчитываются суммированием запасов по всем блокам. Способ геологических блоков можно применять, когда данные по объекту разведки, значительно большее число разведочных пересечений, чем это бывает при подсчете запа- сов в целом по объекту спосо- бом среднего арифметического. Однако в пределах каж- дого подсчетного блока разве- дочных наблюдений может быть и немного. Следует при этом помнить, что, чем больше в каждом подсчетном блоке данных о его мощности и со- держании полезного компо- нента, тем точнее будут опре- 340
делены запасы каждого блока и месторождения в целом. Сле- довательно, кроме геологических соображений при выделении подсчетных блоков следует учитывать и расположение разве- дочных пересечений, а очерчивать подсчетные геологические блоки целесообразно с таким расчетом, чтобы каждый из них опирался на возможно большее число разведочных пере- сечений. В зависимости от числа разведочных пересечений в каждом блоке и от густоты разведочной сети запасы полезного иско- паемого могут быть квалифицированы по разным категориям (А, В, Съ С2). Способ геологических блоков обладает теми же преимуще- ствами, что и способ среднего арифметического — простотой построений и расчетов. Кроме того, он совершеннее послед- него тем, что дает возможность выделять пространственно и подсчитывать раздельно различные типы и сорта полезного ископаемого, заключенные в разведанном объекте. Поэтому спо- соб геологических блоков эффективно может применяться по результатам как предварительной разведки, так и деталь- ных разведок месторождений полезных ископаемых. Одним из существенных недостатков данного способа яв- ляется то, что его подсчетные единицы (блоки) обычно не со- ответствуют эксплуатационным участкам и эксплуатационным блокам. Поэтому при проектировании разработки месторожде- ния приходится перестраивать все подсчетные блоки примени- тельно к принятой системе его разработки и производить пол- ный пересчет запасов. Пример подсчета запасов способом геологических блоков (по В. И. Смирнову). На одном из участков Челябинского буроугольного бассейна на Урале угленосная свита характери- зуется весьма сложным геологическим строением. Она нахо- дится в пределах верхнетриасовых отложений, перекрытых кайнозойскими рыхлыми породами мощностью до 35 м. В свите выделяются восемь более или менее обособленных пачек, называемых пластами, в которых перемежаются слои угля с прослойками пустых пород. Участок занимает восточ- ное крыло синклинали расчлененной дизъюнктивными наруше- ниями на несколько тектонических блоков, в пределах которых пласты угля падают под углом от 40 до 70°. Восточно-Батуринский пласт, наиболее мощный в угле- носной свите, явился объектом подсчета запасов угля, заклю- ченного в нем. Этот пласт состоит из серии угольных слоев, суммарная мощность которых достигает 20 м в центральной части участка и уменьшается на флангах и с глубиной. Текто- ническими нарушениями пласт разделен на части, смещенные одна относительно другой. Разведка месторождения на этом участке проведена сква- жинами колонкового бурения по линиям, ориентированным вкрест простирания угленосной свиты. Расстояния между раз- 341
Ш Ш-Ъ 95 87 2277 83 1 45 0 29 49 99м* 2288 2,93 97 2275' г О 1,95 98 2358 о '4^^229? 38, ,л ZJZ9 9 2.99 Z33S 7? 22S8 2279' 4,48° 2/2,72 99 2294 2.95 55 2332 7.29 2217 3.75 73 2285 7.99 84 2289 °3144 / 83 2284 ?3,75 С. / 34 2178 2255 .83 2291 / 2289 89 I ^4 228 Рис. 136. Схема блоки- ровки запасов угля пла- ста Восточио-Батурин- ский I Челябинского угольного бассейна. / — выход угольного пла- ста на поверхность; 2 — тектонические нарушения; 3 — границы запасов кате- горий В+Сг, 4 — границы запасов категории В; 5 — скважина и ее номер. Дробь у скважины, числи- тель—мощность угольного пласта, м; знаменатель—вы- ход керна, % 342
ведочными линиями 80—100 м, а между скважинами по ли- ниям— от 20 до 60 м. Скважины бурились вертикально и с не- большим наклоном, подсекая сложнорасчлененный пласт на различных расстояниях друг от друга. В соответствии со структурой пласта подсчет запасов угля произведен способом геологических блоков. Последние ограни- чивались в направлении падения с одной стороны линией вы- ходов, а с другой — линией экстраполяции, проведенной под последними разведочными пересечениями на глубине; по про- стиранию границами- блоков явились разделяющие их сбросы (рис. 136). Ввиду сложного геологического строения угольного пласта запасы углей, подсчитанные по каждому блоку в отдельности, отнесены в центральных частях блоков (по внутреннему кон- туру) к категории В, а на их окраинах (по внешнему кон- туру) —к категории Ci (табл. 28). Способ эксплуатационных блоков В основу этого способа подсчета запасов положены требо- вания подготовки месторождения к его отработке. Суть спо- соба заключается в разбивке тела полезного ископаемого или его части на серии блоков согласно принятой системе от- работки. Такого рода блоки уже очерчиваются горно-подгото- вительными выработками с трех или четырех сторон (см. рис. 59). Следовательно, способ эксплуатационных блоков при- меним в конечный период разведки месторождения — частично при его детальной разведке, но главным образом в процессе отработки месторождения для подсчета запасов по данным эксплуатационной разведки. Объем тела в блоке, оконтуренном с четырех сторон, вы- числяется по формуле у__tn-iLi -f- /п2£2 -f- m3Ls -p + ^-2 + £» + ^-4 где S — площадь блока; m,—средняя мощность тела по гор- ной выработке; L;— длины выработок. При значительных колебаниях объемной массы запасы руды в блоке вычисляются по формуле q _ у ditniLx -f- rf2m2^-2 + -f- -p m2L2 -p OT3L3 -p miLi где di — средняя объемная масса полезного ископаемого по горной выработке. Вычисление запасов полезного компонента в общем случае также производится со взвешиванием содержания полезного 343
СС * Формуляр подсчета запасов угля (пласт Восточно-Батуринский 1) Табл и ц а 28 &» 5 * о° Номер буровой скважины Мощность пласта, м Объемная масса» т/м3 Площадь блока, тыс. м2 Объем блока, 1 тыс. м3 1 Запас yr- 1 | ля, тыс. т । । Номер 1 блока Номер буровой скважины Мощность пласта,м Объемная масса, т/м3 Площадь блока, тыс. м2 S со S 2* - Г* О О О'© н Запас уг- ля, тыс. т I-B 713 2217 2264 2267 2268 2275 1,75 3,15 3,75 1,46 3,15 1,95 7,06 3,44 3,87 2,65 V-Ci По 6s 2178 2255 2259 2279 юку 4,70 3,10 1,45 4,45 3,48 2,0 14,5 50,5 101,0 2285 2289 2293 2294 VI-Ci По б. 2277 2325 юку 1,84 3,40 2,62 2,0 7,7 20,2 40,4 По б 2329 2334 локу 2,63 4,38 3,27 2,0 40,0 130,8 261,6 VH-Ci 2203 2286 2291 5,55 5,70 3,85 5,03 Ш-В 2191 5,94 По б; юку 2,0 7,7 38,7 77,4 По б 2203 2278 2286 2287 локу Ь,55 4,63 5,70 3,65 5,09 2,0 7,6 38,7 77,4 VIII-C1 652 713 2264 2267 2268 4,61 1,75 3,75 1,46 3,15 3,44 3,03 IV-B 2178 2255 2257 2259 2279 2332 локу 4,70 3,10 2,02 1,45 4,45 1,20 2,82 По б; 2289 юку 2,0 21,0 63,6 127,2 По б 2,0 9,5 26,8 53,6 IX-Ci По 6s 2275 2329 2334 юку 1,95 2,63 4,38 2,99 2,0 20,0 59,8 119,6 Итого По категории В 392,6 Итого по категории Ci 465,6
компонента на подсчетные параметры по каждой выработке, оконтуривающей блок: £__q CiditrtiLi 4* Са^2^2^а 4- -ф d^fn^Li 4~ 4“ dsmsLs 4~ dit^l^L^ где с, — среднее содержание полезного компонента по горной выработке. Если блок оконтурен с трех сторон, то расчеты по при- веденным формулам производятся только по трем выработкам. Но при подготовке крупных массивов к отработке эксплуата- ционные блоки иногда имеют не плоские формы, а прибли- жающиеся к кубам или призмам больших размеров. В таких случаях горно-подготовительных выработок, обрисовывающих блок в разных направлениях, бывает больше четырех и все они должны участвовать в подсчете запасов полезного иско- паемого. В каждом конкретном случае в зависимости от со- отношений различных горных выработок и буровых скважин методика подсчета запасов полезного ископаемого будет иметь свои особенности. Подсчеты запасов способом эксплуатационных блоков дают наиболее точные и достоверные результаты определения Рис. 137. Подсчет- ный эксплуатаци- онный блок воль- фрамоворуд ной жилы 47. Дроби на рисунке: в числителе — мощ- ность жилы, м; в знаменателе — со- держание трехокиси вольфрама, % 345
запасов полезного ископаемого, Поскольку онй базируются на самых детальных разведочных данных, на множестве раз- ведочных пересечений и проб. Пример подсчета запасов способом эксплуатационных бло- ков на одном из участков упомянутого выше Холтосонского вольфрамоворудного месторождения, представленного жило- образными кварцево-вольфрамитовыми телами небольшой мощности. Эти рудные жилы прослежены полностью штреками по простиранию и нарезаны на блоки восстающими (рис. 137). Наиболее трудоемкой операцией является в этом случае вычисление средних значений мощности и содержания трех- окиси вольфрама. Однако и эти вычисления здесь наиболее просты, поскольку расстояния между пробами практически одинаковы. Такое равномерное расположение проб по выра- боткам упрощает и дальнейшие расчеты, так как при вычисле- нии объема тела в пределах блока нет необходимости взвеши- вать значения мощности на длину выработок, ограничивающих Таблица 29 Формуляр расчета средних значений мощности и содержания трехокиси вольфрама по выработкам и по блоку в целом Номер пробы Содержа- ние % Мощ- ность м Произве- дение cimi Номер пробы Содержа- ние Ср % Мощ- ность Шр м Произве- дение 1 U трек гор 1,05 изонта А 0,38 0,399 1 Восстаю 0,80 щий 21 0,55 0,440 2 0,34 0,40 0,136 2 0,29 0,70 0,203 14 1,15 1,20 1,380 22 0,74 1,85 1,369 Сумма — 13,08 26,947 Сумма — 38,76 54,999 Среднее 2,06 0,93 — Среднее 1,42 1,76 —- Z 1 11трек гор 0,63 изонта Б 1,35 0,850 1 Boccmi 0,74 гющий 16 1,20 0,888 2 0,14 1,15 0,161 2 1,56 1,20 1,872 16 0,08 0,90 0,072 20 2,68 2,10 5,628 Сумма — 24,15 5,834 Сумма — 26,20 39,746 Среднее 0,24 1,51 — Среднее 1,52 1,31 — Сумма Среднее По б> 1,25 гоку 10 219 1,42 127,526 346
блок. Расчеты мощности, выполненные способом среднего арифметического приведены в табл. 29. Определения остальных подсчетных параметров, необходи- мых для вычисления запаса руды и трехокиси вольфрама в данном блоке, тоже относительно просты. Площадь блока SB определена планиметром в проекции блока на вертикальную плоскость. Объемная масса d принята единой для каждой вы- работки, так как руда в блоке однообразна по составу. В этой связи заключительные вычислительные операции проведены по простейшим формулам: у = SBm= 1260-1,42 = 1789 м3; Q = yd = 1789-2,6 = 4652 т руды; 7 4652 1,25 се 1С z = Qc =----------= 58,15 т WO3. 100 Способ разрезов Подсчет запасов с изображением подсчетных площадей в разрезах является способом, наиболее полно учитывающим геологические особенности тел полезных ископаемых. Это об- стоятельство особенно важно при подсчетах запасов полезных ископаемых тех месторождений, которые обладают изменчи- выми и сложными формами. Поэтому способ разрезов распро- странен в практике подсчетов запасов руд многих металличе- ских и неметаллических полезных ископаемых; в меньшей степени он применяется для подсчета запасов горючих сланцев, углей и других полезных ископаемых, представленных место- рождениями простых пластовых форм. Сущность способа состоит в том, что тело полезного иско- паемого разбивается на блоки, ограниченные геологическими разрезами, построенными по соответствующим разведочным пересечениям. В зависимости от ориентировки разведочных пересечений, образующих разрезы первого порядка, различа- ются две разновидности способа подсчета: 1) способ верти- кальных разрезов; 2) способ горизонтальных разрезов. Пер- вый типичен для мощных залежей вытянутых или изометрич- ных форм, разведанных вертикальными или наклонными буровыми скважинами при небольшом участии горных раз- ведочных выработок — шурфов, дудок и т. п. Второй способ обычно применяется при разведке месторождения горными и горно-буровыми системами с преобладающими горизонталь- ными разведочными пересечениями из подземных горных вы- работок; он характерен для крутопадающих более или менее мощных тел полезных ископаемых, а также для штокообраз- ных месторождений. В связи с тем что месторождения отраба- тываются горизонт за горизонтом по определенным этажам 347
Рис. 138. Схема распо- J ложеиия подсчетных блоков при подсчете запасов руд способом разрезов. а — план; б — разрез по линии IV. * 1 — разведочные выработки; 2 — площадь сечения руд- ного тела. Контуры залежи: 3 — внешний; 4 — внутрен- ний Рис. 139. Схема опреде- ления среднего расстоя- ния между непараллель- ными разрезами. или уступам, способ подсчета запасов горизонтальными раз- резами наиболее удобен для проектирования рудников. При расчленении тела подсчетными разрезами на блоки каждый из них ограничивается двумя практически параллель- ными разрезами, за исключением двух крайних блоков — пра- вого и левого при вертикальных разрезах или верхнего и нижнего при горизонтальных разрезах. Эти последние блоки опираются лишь одной стороной на разведочный разрез, с остальных сторон ограничиваются экстраполяционными по- верхностями по геологическим или иным соображениям (рис. 138). При разведке россыпных месторождений ввиду неравномер- ности распределения полезных компонентов по простиранию россыпи применяется способ подсчета запасов по блокам, опирающимся на один разрез, с экстраполяцией его данных в обе стороны от линии разреза. Такой способ ограничивает влияние явно аномальных (высоких или низких) значений со- держания пределами данного блока. Однако степень достовер- ности определений запаса песков и полезного компонента в каждом блоке оказывается более низкой в сравнении с их определениями при первом способе подсчета, так как во вто- ром случае значительно сокращается число разведочных пере- сечений по каждому блоку. Подсчет способом разрезов распадается на два этапа. Сначала подсчитываются так называемые линейные запасы q в пределах условных пластин, соответствующих по площадям каждому разведочному разрезу толщиной 1 м; затем путем усреднения данных по разрезам, ограничивающим блоки, на- ходятся значения подсчетных параметров для каждого блока. 348
Чтобы подсчитать линейные запасы в разрезе, определя- ются среднее содержание полезного компонента с и средняя объемная масса полезного ископаемого d по разведочным пересечениям в этом разрезе путем вычислений способом сред- него взвешенного: - С1ОТ1 + С2т2+ . . . -\ сптп т1 + тг + . . . + тп д ditrii 4~ d2m2 4~ • Ч~ dnmn 4" тг + • • ‘' тп Линейные запасы полезного ископаемого и полезного ком- понента, в нем заключенного, находятся из выражений: q = Sd\ Z = qc, где S — площадь сечения тела полезного ископаемого в разрезе. Объем и запас полезного ископаемого между двумя парал- лельными сечениями находятся как произведение полусуммы площадей пластин и запасов, заключенных в обеих пластинах, ограничивающих блок, на расстояние между ними Н-. У — И . Q _ ft <71 + . Z = Н 2 2 2 Если разрезы на разведанном объекте не параллельны, а сходятся под небольшим углом (не более 10°), то расстояние между разрезами можно принимать как среднюю величину (если разведочные разрезы сильно отклоняются от параллели друг другу, то применять данный способ нецелесообразно ввиду больших погрешностей вычисления объемов отдельных блоков и тела в целом): Н' + Н" где Н' и Н"—перпендикуляры, опущенные из середины каж- дого разреза на противоположный разрез (рис. 139). Объемы и запасы полезного ископаемого в крайних блоках вычисляются на основе ограниченной экстраполяции, обычно на половине расстояния между последними разрезами — пере- секшим и не пересекшим залежь полезного ископаемого. Среднее содержание полезного компонента и средняя объ- емная масса в блоке между разрезами вычисляются как отно- шения величин: c&n=Z/Q; da, = Q/V. Приведенные формулы применимы телько при параллель- ных разрезах или при их расположении под небольшим углом друг к другу, а также, если разница в площадях сечений сосед- них разрезов не превышает 40 %. 349
Рис. 140. Геологический план Белорецкого желе- зорудного месторож- дения. / — песчаники и роговики; 2 — скарны: 3 — мраморизованные из- вестняки; 4 — магнетитовые руды Римскими цифрами дань; номера разрезов Пример применения способа вертикальных разрезов (по В. М. Крейтеру). Белорецкое железорудное месторождение залегает среди отложений эффузивно-осадочного комплекса, от- носимых к девону. Девонские отложения вместе с подстилаю- щими их свитами ордовик-силурийских осадочно-метаморфи- ческих пород собраны в складки и прорваны герцинскими инт- рузиями. Рудоносная скарновая зона, согласная с элементами залегания вмещающей свиты, приурочена к горизонту мрамо- ризованных известняков с прослоями роговиков. Наибольшая концентрация магнетита наблюдается в ее висячем и лежачем боках, где и выделяются два рудных тела, разделенных про- слоем безрудных скарнов (рис. 140). 350
Рудные тела имеют форму уплощенных линз с размерами по простиранию 1360 и 1040 м, по падению 510 и 300 м при средних мощностях 20 и 22 м. Руды характеризуются средним содержанием железа валового 33,9%, серы 0,23 %, кремнезема 26,5 %, глинозема 2,75%. Они удовлетворительно обогащаются на магнитных сепараторах (извлечение 81 %) и хорошо агло- мерируются. Суммарные запасы руд около 120 млн. т. Разведка месторождения производилась в две стадии: в ста- дию предварительной разведки рудные тела были вскрыты с поверхности серией канав, пройденных через 40 м друг от друга, и пересечены на глубине единичными скважинами. Детальная разведка месторождения осуществлялась при помощи скважин колонкового бурения глубиной до 450 м. Скважины проходились с наклоном и пересекали рудные тела на расстояниях от 40 до 240 м друг от друга, образуя серию вертикальных разрезов. Рас- стояние между разрезами в среднем около 200 м. Опробование рудных тел проводилось бороздовым способом в разведочных канавах секциями по 2 м длиной при сечении борозды 10x5 см, а в скважинах отбирался материал из керна по трехметровым интервалам. Подсчет запасов железной руды выполнен способом верти- кальных параллельных сечений. Минимальное содержание же- леза в руде для подсчета принято 25%, отдельно подсчитаны забалансовые запасы руд с содержанием железа 20 — 25 %. Некондиционные прослои руд и пустых пород мощностью до 2 м включались в подсчет балансовых запасов, если среднее содержание по разведочному пересечению при этом вместе с прослоями не было ниже 25%. Минимальная промышленная мощность руды установлена была в 2 м. Подсчет запасов про- изведен на основании 1350 рядовых и 65 групповых химических анализов. Измерение площадей выполнялось планиметром. Объ- емная масса на основании 506 определений была установлена дифференцированно в зависимости от содержания железа в руде. Среднее содержание металла по скважинам определялось как среднее взвешенное на общие длины рудных интервалов по каждому разведочному пересечению. Оконтуривание подсчет- ных блоков и присвоение им той или другой категории выпол- нялось исходя из следующих положений. Запасы категории В выделялись в достаточно надежном контуре между разведоч- ными пересечениями, фиксирующими непрерывность рудного тела. Для категории Ci допускалось проведение менее надеж- ных контуров между скважинами, отстоящими далеко друг от друга, а также контуров, полученных путем интерполяции дан- ных между рудной и нерудной скважиной, как правило, на по- ловину расстояния между ними и путем экстраполяции за пре- делы крайнего разведочного пересечения на 100 м. Запасы категории С2 примыкают к блокам запасов категории (Д ниже по падению рудных тел с экстраполяцией их в этом направле- нии до 200 м. Среднее содержание металла в блоках катего- 351
рии Сг принималось таким же, как и содержание в смежных блоках категории Сь Общий контур рудных залежей отстраи- вался из расчета плавного выклинивания рудных тел. Пример применения сопособа горизонтальных разрезов (по А. П. Прокофьеву). Оловорудное штокверковое месторождение находится в центральной части массива гранодиорит-порфиров. Рудные минералы приурочены к сети разноориентированных мелких прожилков, линзочек и друз и ассоциируют с кварцем. Мощность прожилков не превосходит обычно 1—2 см при нескольких десятках сантиметров по длине. Промышленные руды слагают массивное несколько уплощенное тело, обнажаю- щееся на водоразделе и по склону на значительной площади. Штокверк не имеет четких геологических границ, поэтому его условные контуры проведены в связи с подсчетом запасов руд на основании данных систематического опробования как по- верхностных, так и подземных разведочных выработок. Месторождение разведано с поверхности сетью канав и мел- ких шурфов при средней плотности 150 м2 на один пункт опро- бования. На глубину разведка велась горизонтальными подзем- ными выработками из штолен, задаваемых по склону водораз- дела на горизонтах (снизу вверх) 502, 540 и 577 м (рис. 141). Рис. 141. Разрезы штокверкового оловорудного месторождения по линиям /—/ и II—II (линии разрезов см. на рис. 142). 1 — почвенно-растительный слой; 2 — горные разведочные выработки; 3— запасы кате- гории Си 4 — ззпъсы категории Сг; 5 — общий контур промышленных руд; 6 — разве- дочный горизонт и его отметки, м 352
В соответствий с системой разведки месторождения при по- мощи горизонтальных сечений горными выработками произво- дился подсчет запасов руд и металла по способу горизонтальных Горизонт ГО2 / — запасы категории Сг. 2 — запасы категории Са; 3 — контур рудного штокверка на поверхности; 4 — горные разведочные выработки; 5 — линии вертикальных разрезов Заказ Xs 2791 353
разрезов. На каждом из трех разведочных горизонтов и по по- верхности проведены контуры рудного штокверка по результа- там опробования разведочных выработок (см. рис. 142). Эти контуры оказались существенно различными на разных горизон- тах. Площади сечений штокверка отличаются друг от друга в 1,5—2 раза по размерам и смещены одна относительно другой ввиду склонения рудного тела. Таким образом, общая форма рудного тела представляет собой подобие сильно наклонной призмы, которая и была рассечена горизонтальными разрезами на три части: от поверхности до горизонта 577 м, от горизонта 577 м до горизонта 540 м и от этого горизонта до самого ниж- него разведочного горизонта 502 м. Ниже горизонта 502 м, на котором вскрыта наименьшая площадь выклинивающегося с глубиной рудного тела, подве- шен четвертый экстраполированный блок на небольшую глу- бину— на половину расстояния между разведочными горизон- тами. В итоге описанных построений для подсчета запасов образо- ваны три подсчетных блока. Каждый из этих блоков заключен между разведочными горизонтами, по которым определены сред- ние содержания олова по данным обоих горизонтов, ограничи- вающих блок. Объемы рудного тела между горизонтами под- земных горных выработок вычислены по формуле призмы. Объем тела между поверхностью и горизонтом 577 м вычислен по формуле цилиндра, за основание которого принята площадь сечения штокверка на горизонте, а за высоту — среднее рас- стояние от этого горизонта до поверхности. Также по формуле цилиндра вычислен объем самого нижнего блока, для которого основанием послужили площади на горизонтах 502 м и 540 м, а высотой — половина расстояния между верхними горизон- тами. Запасы трех верхних блоков по степени их разведанности отнесены к категории Сь Запасы самого нижнего экстраполи- рованного блока квалифицированы по категории С2 (табл. 30). ПРОЧИЕ СПОСОБЫ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ Способы подсчета запасов, вышедшие из употребления или редко применяющиеся в последнее время ввиду неоправданной их трудоемкости, тем не менее могут быть использованы в осо- бых случаях, например при научных исследованиях или для целей наиболее наглядного изображения результатов разведки на разного рода выставках и т. п. Статистический способ Этот способ подсчета запасов заключается в выяснении вы- хода полезного ископаемого в результате эксплуатации части месторождения и затем в распространении полученных данных 354
Таблица 30 Формуляр подсчета запасов оловорудного штокверка по способу горизонтальных разрезов X о X о. о Номер пробы 1 по выработке 1 Содержание олова, % Площадь горизонта, тыс. м2 СП я © s 3 я СО Я Объем подсчетный на этаже, тыс. м3 Запас руды, тыс. т Запас металла, т По- верх- ность 1 2 til Cl 1'2 с>ц Sn Сред- нее Сп 577 1 2 «2 Cl С2 Сп2 5 577 hi _5п_+Х577_Л1 2 Qi = Vid Z1 = Q].£n±a^ V — S577 + £540 и У 2 Л2 2 (?2 = V2d rj Л С577-{-С64П z2 — М2 2 Сред- нее Съп 540 1 2 «3 С1 C-Z Ctl3 S5IO hi 1/ ^540 ~ 5Q2 . Уз- 2 h3 Qg — V 3d 7 Г\ £5*0 4“ £*562 — Мз g ’ Сред- нее Qi4n 502 1 2 п4 Cl С2 сп4 S 502 Сред- нее ^502 Итого по категории Ct Ql+Qa+Qa Z1 + z2 + z3 540 502 С540 С 502 Со Со «л сл - о л. ЬЭ О Vi— (554о+5502)Л4 Q4 = Vid Z4 = Q4C4 Сред- нее с4 S4 Итого по категории С2 Qt Z4 12* 355
на всю остальную площадь (объем) месторождения, где сохра- няется та же геологическая обстановка. Так, по верхнему эксплуатационному этажу по данным детальной разведки и эксплуатации определяются запасы руды на 1 м углубки и за- тем принимается условие, что с глубиной сохраняется такое же значение величины запасов на каждый метр по вертикали. Отсюда подсчитываются общие запасы месторождения (от- дельной залежи). Такой подсчет дает лишь ориентировочное представление о возможных запасах на участках, прилегающих к эксплуати- руемому. Он применяется на действующих предприятиях при оценке флангов или других частей месторождения для выяс- нения целесообразного направления разведочных работ. Этот способ также применим для приблизительного определения прогнозных запасов рудных полей и бассейнов. Этим способом подсчитывались запасы пьезооптического кварца на некоторых месторождениях, обладающих исключительно сложным строе- нием и крайне неравномерным распределением полезных мине- ралов в пределах месторождения. Способ ближайшего района (А. К. Болдырева) Месторождение разбивается на ряд многоугольников в плане с таким расчетом, чтобы к каждому разведочному пере- сечению отошел тяготеющий к нему ближайший участок (рис. 143, а). Для построения многоугольников каждую точку разве- дочного пересечения в плане, разрезе или в проекции на плоскость тела полезного ископаемого соединяют прямыми ли- ниями со смежными пунктами разведочных пересечений; затем каждая такая вспомогательная линия делится пополам перпен- дикуляром к ней. Пересечения всех перпендикуляров вокруг точки образуют замкнутый многоугольник, являющийся «бли- жайшим районом», на который распространяются данные, по- Рнс. 143. Схема построений к подсчету запасов спосо- бом ближайшего района. а — часть подсчетного плана с примером построения много- угольника по одной из выра- боток (вертикальное разведоч- ное пересечение); б — форма рудного тела, преобразованная по способу ближайшего рай- она (в аксонометрической про- екции) . 1 — выработки, вскрывшие по- лезное ископаемое; 2 — безруд- ные выработки; 3 — контуры подсчетных многоугольников; 4 — внутренний контур под- счета запасов; 5 — внешний контур подсчета запасов; 6 — контур единичной призмы в плане 356
лученные по соответствую- щему разведочному пересече- нию. Таким образом место- рождение разбивается на мно- жество многогранных призм (см. рис. 143,6), высотой ко- торых являются мощности те- ла полезного ископаемого в каждой призме. Запасы полезного ископае- мого вычисляются в каждой призме по данным одной сква- жины, расположенной в сере- дине призмы. Общие запасы месторождения являются сум- мой запасов, подсчитанных в отдельных призмах. Рис. 144. Схема расположения под- счетных блоков при подсчете запа- сов способом треугольников Способ треугольников Построения для подсчета заключаются в соединении всех пунктов разведочных пересечений на подсчетном плане пря- мыми линиями, в результате чего площадь объекта разведки условно делится на множество прилегающих друг к другу тре- угольников (рис. 144). Так тело полезного ископаемого под- разделяется на трехгранные призмы, ребра которых представ- лены разведочными пересечениями. В каждой призме учитыва- ются данные, полученные по трем разведочным пересечениям. Запасы полезного ископаемого подсчитываются в каждой отдельной призме, объем которой определяется как произве- дение средней мощности по трем пересечениям на площадь тре- угольного основания. Средние содержания полезных компонен- тов и средние объемные массы в пределах призмы вычисляются по данным тех же трех разведочных пересечений. Общие запасы объекта разведки подсчитываются как сумма запасов всех трехгранных призм. Способ изолиний Существует несколько способов подсчета запасов полезных ископаемых при помощи изолиний — построений, широко при- меняющихся в разведочном деле для наглядного изображения тех или других свойств разведки (форм тел полезных ископа- емых, распределения содержаний полезных компонентов или вредных примесей, физических свойств руд и т. п.). Однако эти способы применяются в редких случаях главным образом ввиду сложности построений и подсчетов. Из способов изолиний, кото- рые применялись для подсчета запасов разведанного месторож- дения или его части, можно назвать способ Ф. Н. Шклярского, разработанный к подсчету запасов липецких месторождений 357
Железных руд в 1921 г., и способ П. К. Соболевского, впервые опубликованный в 1928 г. И тот и другой способы заключа- ются в преобразовании сложных природных форм тела полез- ного ископаемого в несколько упрощенное равновеликое тело по правилам топографии. Такое преобразованное тело отоб- ражается в виде топографической поверхности в плане, ограни- чивающей его сверху, а нижняя поверхность тела представлена плоскостью. Для подсчета запасов вычисляется объем тела аналитическим путем (по формуле приближенного интегриро- вания или по формулам геометрии) или графоаналитическим способом, когда производятся измерения площадей горизон- тальных сечений палеткой или планиметром и объем вычисля- ется как произведение площадей средних сечений на расстояния между ними. Запасы полезного компонента вычисляются как произведения средних значений объемной массы и содержания полезного компонента на объем тела полезного ископаемого. ОПЕРАТИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ДОСТОВЕРНОСТИ ЗАПАСОВ Достоверность подсчитанных запасов полезного ископаемого или так называемая «интервальная оценка» может быть выяс- нена в процессе разведки, не ожидая подтверждения ее резуль- татов данными отработки объекта. Определение достоверности результатов разведки в процессе ее проведения необходимо для решения следующих практических вопросов: 1. Прекращать разведочные работы данной стадии или про- должать их? 2. Рекомендовать ли объект для разработки или еще необ- ходимы существенные уточнения разведочных данных для этого? Если систематические технические ошибки измерений и оп- ределений, а также случайные грубые просчеты выявлены и устранены, то основные результаты разведки — величина за- паса и показатели качества полезного ископаемого — содержат только ту часть общей погрешности их определения, которая выражается в ошибке аналогии. Эта ошибка, никогда не извест- ная в процессе разведки до тщательной отработки объекта, на- ходится в некоторых пределах, которые можно установить на основании геометризованной модели объекта при помощи мате- матической статистики и теории вероятности. Так, теоретически обоснованы пределы значений запаса полезного ископаемого и его подсчетных параметров (площади, средних мощностей, объемных масс и содержаний полезных компонентов). Эти пре- делы характеризуются максимально возможными Хщах и мини- мально возможными Xmln значениями признаков; последние соответствуют наибольшим положительным и отрицательным погрешностям в определении признаков +Ах и —Ах: •^тах = -^ист + Дх7', -^пчп= Дл/7. 358
Разность предельных значений признака, равная сумме аб- солютных величин предельных (положительной и отрицатель- ной) погрешностей определения этого признака, является раз- махом возможных его значений по данной разведочной вы- борке: $х -^птах'— ^пЧп = Ла/ Ах . Рис. 145. Кривые предельных значений признаков и достоверности (D) их определения в зависимости от густоты разведочной сети: а— на свинцовом месторождении; б — на месторождении меди. C®jnj С® ах —Веро- ятные предельные значения среднего содержания прн вероятности а=о,9; &с — показатель относительной достоверности определений среднего содержания Q®.n> Стах— вероятные пределы запаса руды при вероятности а = 0,9; Dq — показатель относи- тельной достоверности определения величины запаса руды 359
Чем больше размах, тем Меньше Достоверность подсчитан- ной величины запаса полезного ископаемого, его качественного показателя или какого-либо другого подсчетного параметра. Относительным показателем достоверности, важным для срав- нения степени достоверности определений на разных объектах разведки (месторождениях, залежах, блоках) может служить Величина Dx = R.xlX-max- На рис. 145 показаны кривые вероятных предельных зна- чений признаков и достоверности определений этих признаков D на конкретных объектах. Как видно, эти кривые отражают изменения значений и степени достоверности определений от интенсивности разведки (густоты разведочной сети и соответ- ствующего числа разведочных пересечений Мр). Вероятные предельные значения признаков Х^ах и подсчетных площадей, средних мощностей тел, средних объем- ных масс полезного ископаемого, средних содержаний полез- ного компонента и в конечном счете запаса полезного ископае- мого определяются методом геометризации (см. рис. 132) и ма- тематической статистики. О ПОДСЧЕТЕ ЗАПАСОВ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Здесь приводятся лишь самые общие сведения. Для изуче- ния методов подсчета запасов этих полезных ископаемых сле- дует обратиться к специальным учебным пособиям. Различают три метода подсчета запасов нефти: объемный, статистический и материального баланса. Объемный метод основан на данных о распределении нефти в горных породах. По этому методу подсчитывается из- влекаемый запас нефти исходя из нефтеносной площади, эф- фективной мощности пласта, коэффициентов, характеризующих нефтенасыщенность и способность нефти выделяться из вмеща- ющих пород с учетом плотности жидкости. Статистический метод подсчета основан на изучении закономерности падения дебита нефтяных скважин по соответ- ствующим кривым. Экстраполяция этих кривых дает возмож- ность определить добычу и запасы нефти в предстоящий период. Метод материального баланса базируется на изу- чении физических свойств жидкости и газа, содержащихся в пласте, и изменении цх- соотношений в процессе разработки ме- сторождения. На основании изменений пластового давления по мере извлечения нефти и перераспределения в пласте нефти, воды и газа можно составить уравнение материального ба- ланса. Это последнее дает возможность подсчитать запас нефти. Методы подсчета запасов газа — объемный и падения дав- ления — основаны на изучении пористости пород, вмещающих газ, или на изучении падения давления газа по мере его из- влечения из недр. И тот и другой методы дают возможность определить извлекаемые запасы газа. 360
Методы подсчета запасов подземных вод основываются на определениях объемов водоносных горных пород и на их водо- отдаче под влиянием различных условий статического или динамического напора. При этом различаются способы под- счета: 1) вековых запасов подземных вод; 2) эксплуатационных за- пасов этих вод. ПОНЯТИЕ о промышленной оценке месторождении ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Промышленная оценка месторождения полезного ископае- мого есть определение его промышленного значения в данное время и в конкретных географо-экономических условиях. Про- мышленное значение месторождения зависит от того, насколько оно пригодно для использования в народном хозяйстве, т. е. каковы технические возможности и экономическая целесооб- разность добычи и переработки полезного ископаемого, заклю- ченного в пределах месторождения. Каждая стадия разведки месторождения или его части за- вершается промышленной оценкой объекта разведки с боль- шей или меньшей определенностью в зависимости от надеж- ности исходных данных. На ранних стадиях исследования в результате поисково-оценочных работ и при проведении пред- варительной разведки дается ориентировочная оценка возмож- ного промышленного значения месторождения. Такие оценки называются перспективными или геолого-экономическими, что подчеркивает преобладание в основе этих оценок элементов прогноза и предполагаемых по геологическим соображениям оценочных показателей при ограниченности фактических дан- ных и технико-экономических обоснований. На ранних стадиях изучения для оценки вновь выявленного месторождения обычно применяется метод простых аналогий, т. е. сравнение вновь выявленного месторождения с подобными (аналогич- ными) по их натуральным свойствам — размерам, качеству руд, условиям залегания и др. Иногда при этом бывают целесо- образны простейшие расчеты показателей оценки (см. гл. 2). По завершении предварительной разведки и в процессе деталь- ной разведки месторождения осуществляется его промышлен- ная оценка на основании оценочных показателей, рас- считанных по достаточно надежным результатам разведки, с изучением возможностей добычи и переработки полезного ископаемого, а также экономики района. Промышленные оценки месторождений полезных ископае- мых могут быть подразделены на две группы: 1. Предварительные промышленные оценки, осуществляе- мые в процессе разведки месторождения, преимущественно в последний период разведочных работ предварительной стадии или при детальной разведке до ее завершения. 361
2. Проектные промышленные оценки, которые выполняются по окончании разведки, предшествующей отработке месторож- дения, и являются основанием для проектирования добычи и переработки полезного ископаемого. Первые обычно выполняются разведчиками при некоторых консультациях специалистов горняков и технологов. Вторые разрабатываются проектными организациями при участии всех специалистов, связанных с предполагаемым освоением разве- данного месторождения. Конкретным выражением предвари- тельной промышленной оценки месторождения является тех- нико-экономический доклад (ТЭД), в котором приводятся пер- вые полные обоснования промышленного значения месторож- дения и который дает возможность переходить от стадии пред- варительной разведки к стадии детальной разведки. Конкрет- ным выражением проектной промышленной оценки месторожде- ния является проект его разработки. Оценочные показатели месторождения В практике современных геологоразведочных работ пока- затели ценности месторождения выражаются следующими рас- четными данными: I. Запасы полезного ископаемого разведанные (A + B + Ci) и перспективные (Сг и прогнозные). При оценке комплексных месторождений должны быть учтены запасы всех полезных компонентов, заключенных в рудах, и другие полезные иско- паемые, находящиеся в пределах месторождения. 2. Ценность месторождении может быть выражена потен- циальной ценностью извлекаемой части запасов полезного ископаемого, т. е. величиной этих запасов, за вычетом потерь полезных компонентов при Добыче и переработке, умножен- ной на цену товарной продукции, получаемой из этих запасов (извлекаемая ценность). Цена полезных компонентов, отнесенных к 1 т руды, есть удельная ее ценность. 3. Производительность будущего горного предприятия, яв- ляющаяся важнейшим оценочным показателем, определяется в зависимости от величины запасов полезного ископаемого и спо- соба добычи — подземного или открытого. Она выражается в среднегодовой добыче полезного ископаемого, а при обогаще- нии руд также в среднегодовом производстве концентратов или иной товарной продукции. 4. Капитальные затраты и их эффективность, определяющие возможность строительства горного предприятия в данное время. Эффективность капитальных затрат определяется их удель- ной величиной на 1 т извлекаемых запасов полезного ископа- емого, на 1 т годовой производительности предприятия и на 1 руб. годовой продукции предприятия. Основным показате- 362
лем экономической эффективности капитальных вложений в промышленное освоение месторождений является срок их оку- паемости прибылями от реализации товарной продукции гор- ного предприятия. Средний нормативный срок окупаемости ка- питальных вложений в горнодобывающей промышленности установлено 6—7 лет. 5. Себестоимость добычи и первичной переработки полезного ископаемого, представляющая собой отношение затрат на до- бычу к количеству добываемого полезного ископаемого или затрат на обогащение к количеству получаемого концентрата, рассчитывается обычно на 1 т продукции. В этом экономическом показателе отражаются необходимые эксплуатационные рас- ходы. 6. Рентабельность разработки месторождения выясняется путем сопоставления предполагаемой суммы среднегодовой прибыли со стоимостью основных производственных фондов и с ожидаемой себестоимостью продукции. В показателе рента- бельности разработки месторождения полезного ископаемого выражается конечный экономический эффект его использова- ния в народном хозяйстве. Методика промышленной оценки Расчет оценочных показателей разведанного Месторождения и сравнение их с соответствующими показателями других раз- веданных или отработанных месторождений определенного промышленного типа составляет основу оценки месторождения. Как правило, такое сравнение дает достаточно оснований для решения вопроса о целесообразности отработки разведанного месторождения. При обилии месторождений разных промыш- ленных типов в отрасли горнодобывающей промышленности может возникнуть необходимость сравнения между собой раз- веданных месторождений различных промышленных типов. В этих случаях сравнение должно проводиться с осторож- ностью, так как представители различных промышленных типов обычно несопоставимы по тем или другим показателям ввиду существенных различий природных, горнотехнических или тех- нологических их свойств. При оценке разнотипных месторожде- ний бывает возможно наметить очередность освоения таких ме- сторождений. В первую очередь должны осваиваться наиболее доступные и выгодные в экономическом отношении объекты. При этом месторождения, относимые ко второй очереди, не ут- рачивают своего потенциального промышленного значения. Процес промышленной оценки разведанного Месторождения состоит из четырех частей: 1) геологической; 2) горнотехни- ческой, 3) технологической; 4) экономической. Первым звеном оценки является выяснение достоверности геологических, горнотехнических и технологических данных, по- лученных в процессе разведки месторождения. 363
Геологическая часть оценки имеет целью установление степени полноты и достоверности сведений о месторождении, полученных при разведке. Основным натуральным показателем ценности месторождения являются запасы полезного ископае- мого. Они определяют производственную мощность и экономику деятельности будущего горного предприятия. Поэтому досто- верность запасов, подсчитанных в результате разведки, опре- деляет надежность всех прочих расчетов и построений, связан- ных с промышленной оценкой месторождения. Общепризнанными показателями достоверности подсчитан- ных запасов полезного ископаемого служат категории дейст- вующей классификации запасов (А, В, Ci и С2). Существен- ным недостатком этих показателей в настоящее время явля- ется то, что категории запасов не имеют количественной характеристики достоверности- Современные представления о категориях позволяют оценить лишь весьма грубо относитель- ную достоверность подсчитанных запасов в таких общих выра- жениях, как: надежные, вероятные, возможные, доказанные, предполагаемые. Поэтому решение проблемы количественных выражений достоверности запасов полезных ископаемых, под- считанных учеными в недрах, является важнейшей зада- чей методических исследований в области разведки место- рождений. Горнотехническая часть оценки состоит в определении досто- верности и надежности сведений об условиях разработки место- рождения и затем в установлении рационального способа его отработки (открытого, подземного, комбинированного). Для этого применяются некоторые приемы проектирования горного предприятия и соответствующий расчетный аппарат. При горнотехнической оценке месторождения основными за- дачами являются: определение состава предприятия и установ- ление оптимальной его производственной мощности. Технологическая часть оценки также заключается в выяс- нении полноты и надежности данных о качестве полезного ис- копаемого и о возможностях его переработки или прямого ис- пользования в народном хозяйстве. Одной из важнейших задач оценки комплексных полезных ископаемых по большинству их видов является установление допустимых минимальных пределов извлечения полезных ком- понентов из минерального сырья. Для большинства рудных ме- сторождений оценка минимальных показателей промышленной ценности руды в технологическом отношении представляет собой сравнительный анализ извлечения металла из руды при его обогащении. Экономическая часть оценки состоит в расчете основных экономических показателей предполагаемого горного предприя- тия и затем в сопоставлении их с такими же показателями дей- ствующих или других запроектированных горных пред- приятий. 364
Минимальные расчеты основных экономических показателей заключаются в вычислении величин: извлекаемой ценности, се- бестоимости добычи и переработки полезного ископаемого, удельной эффектвности капитальных вложений, предполагае- мой рентабельности горного предприятия. Извлекаемая ценность полезного ископаемого Ц, заключен- ная в тонне руды, вычисляется по следующей формуле на осно- вании данных разведки и технологических испытаний по пере- работке этой руды: Ц = ‘-Р уцкш, 100 где р — коэффициент разубоживания руды при добыче, доли единицы; k — число полезных компонентов; Цк — цена 1 т по- лезного компонента, руб.; с — среднее содержание полезного компонента в руде, %; и — коэффициент извлечения полезного компонента, доли единицы. Для других полезных ископаемых (нерудных, жидких) рас- четные формулы могут иметь иной вид, но сущность их во всех случаях одна и та же — вычисление ценности, заключенной в единице полезного ископаемого, за вычетом потерь при до- быче и переработке и с учетом ухудшения качества полезного ископаемого, если оно загрязняется (разубоживается) при до- быче. Себестоимость добычи и переработки полезного ископаемого может быть выяснена прямым расчетом по проектным норма- тивам или при помощи обобщенных данных по аналогичным предприятиям, выраженных в виде эмпирических формул или номограмм. В. В. Померанцев, например, рекомендует для про- стейших оценочных расчетов формулу себестоимости: где А — годовая производительность горного предприятия, пред- полагаемого на оцениваемом месторождении, т; а и б—эмпи- рические коэффициенты, свойственные горным и перерабаты- вающим предприятиям на базе месторождений, аналогичных оцениваемому. Удельные капитальные вложения как показатели эффектив- ности можно выразить при оценочных расчетах в рублях на 1 т разведанных запасов полезного ископаемого К'у и в рублях на 1 т годовой добычи полезного ископаемого Кну: Ky = K/Z; Ку=К/А, где К — капитальные вложения в горное предприятие, руб.; Z — запасы полезного ископаемого промышленных категорий, т; А — проектная производительность горного предприятия, т/год. 365
Ожидаемая прибыль будущего горного предприятия П вы- числяется из сопоставления извлекаемой ценности Ц с себестои- мостью добычи и переработки полезного ископаемого С: П = Ц-С. Положительная величина П указывает на вероятную при- быльность будущего горного предприятия, отрицательная — на убыточность. Для суждения о достаточной прибыли необходимо сравне- ние различных объектов разведки друг с другом, и значение ожидаемой прибыли должно быть отнесено к соответствующему нормативу, который целесообразно выражать в нормативном коэффициенте эффективности капитальных вложений Е. Тогда итоговым сравнительным показателем оценки месторождения могут служить приведенные затраты, вычисляемые по следую- щей формуле: п И + ЕК р Г где И — годовые издержки производства, руб.; Е — норматив- ный коэффициент эффективности капитальных вложений (от 0,07 до 0,18 для разных полезных ископаемых); К — общие ка- питальные вложения в освоение месторождения, руб.; Г — годо- вая продукция горного предприятия, руб. Пример расчета для оценки. На разведанном месторожде- нии медистых песчаников выявлены запасы руды равные 105 млн. т и по ним ориентировочно определена целесообразная производительность будущего горного предприятия А = 2 млн. т в год, а также необходимые для этого капитальные вложения на строительство рудника и обогатительной фабрики с подъезд- ными путями, линиями электропередач и т. д. К = 40 млн. руб. (согласно справочникам для проектирования). Переработка концентратов намечается на действующем металлургическом заводе. Чтобы оценить экономическую целесообразность разработки этого месторождения, необходимо определить ряд экономиче- ских показателей. Основные из них рассчитываются следующим образом: 1. Определение извлекаемой ценности на основании оптовой цены 1 т меди (830 руб.), коэффициента извлечения меди из руды (0,81) и коэффициента разубоживания руды при добыче (0,2) из опыта разработки подобных месторождений: Ц = = -l^L1.830-1,9-0,81 = 10,23 руб/т руды. 100 2. Средняя себестоимость добычи, обогащения и металлурги- ческого передела 1 т медной руды на основании опыта эксплуа- тации аналогичного месторождения 6 руб/т (условно). 3. Расчеты оценочных показателей: а) ожидаемая удельная прибыль: П = Ц—С=10,23—6 = = 4,23 руб/т; 366
б) удельные капитальные вложения: Ку =4° =38,5 коп/т I 40 руды; Ку =-------=25 руб/т меди; 1,6 в) приведенные затраты: Пр = — = 12 °’15-L40 _ Г 20,46 = 0,88 руб/руб., где И = АС — годовые издержки производства, руб.; Г = АЦ — годовая продукция горного предприятия, руб.; Е — нормативный коэффициент для предприятий цветной металлургии, равный 0,15. Таким образом, разработка разведанного месторождения ме- дистых песчаников представляется выгодной: предприятие будет прибыльным, а капитальные вложения окупятся за короткий срок — Т = К : АП = 40 : 2 • 4,23=5 лет. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВЕДКИ Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых требуют больших затрат денежных и материальных средств. На производство геологоразведочных работ в Советском Союзе ежегодно расходуются миллиарды рублей. Расходы на разведку некоторых полезных ископаемых достигают половины всех ка- питальных вложений на промышленное освоение месторожде- ний этих промышленных типов. Поэтому наиболее эффективное расходование средств на геологоразведочные работы имеет весьма большое значение. Отсюда и следует общее определение понятия «экономическая эффективность» разведки отдельного месторождения, его части или группы месторождений в отрасли горной промышленности. Экономическая эффективность раз- ведки— есть отношение затрат на разведку к ее результатам. Практическое определение экономической эффективности разведки месторождения оказывается сложной задачей вслед- ствие природного разнообразия месторождений полезных иско- паемых и условий их залегания. В общем случае может быть хорошо, экономично и качест- венно разведано плохое месторождение; может быть плохо, с излишествами и при невысоком качестве работ разведано бо- гатое и легкодоступное, т. е. хорошее, месторождение. Оче- видно, что формально разведка первого неэффективна, так как нс дала промышленно ценного месторождения, а второго — весьма эффективна ввиду того, что выявлено очень ценное ме- сторождение, окупившее все затраты на его разведку с излише- ствами и переделками. Поэтому для оценки экономической эф- фективности недостаточно простого отнесения затрат к резуль- татам, необходим при этом еще тщательный анализ качества проведенных геологоразведочных работ. Для гарантии доста- точно надежной относительной оценки эффективности разведки месторождения целесообразно определять ее дифференциро- 367
ванно по месторождениям различных промышленных типов и сравнивать эффективность прежде всего по однотипным место- рождениям в пределах определенной отрасли горной промыш- ленности. Для выражения экономической эффективности разведки ме- сторождений полезных ископаемых служат несколько показате- лей. При этом различают два вида экономической эффективно- сти разведки —народнохозяйственную и отраслевую. Народнохозяйственная эффективность за- трат на геологоразведочные работы определяется конечным производственным эффектом, который получает народное хозяй- ство от проведения этих работ. Конкретное выражение этого производственного эффекта — есть прирост запасов полезных ископаемых. Чем больше обес- печенность страны разведанными запасами, меньше затраты, произведенные на разведку этих запасов, лучше качество полез- ных ископаемых, больше мощность рудных залежей, меньше глубины их залегания от поверхности и благоприятнее геогра- фо-экономические условия месторождений, тем выше народно- хозяйственная эффективность геологоразведочных работ. Отраслевая эффективность затрат на разведку месторождений полезных ископаемых выясняется из сравнения фактических и проектных, или нормативных, затрат на разведку конкретных аналогичных объектов. Такое представление об эффективности разведки отражает уровень техники, степень со- вершенства методики разведки и организации производственных процессов. На отраслевую эффективность разведки оказывают прямое воздействие также природные свойства и условия на- хождения месторождения, вследствие чего не всегда можно сравнивать эффективность разведочных работ на существенно различных месторождениях. Только на аналогичных месторож- дениях, принадлежащих к одному промышленному типу и обла- дающих примерно одинаковой ценностью, уровни эффективно- сти разведки того и другого могут служить отправными пунк- тами для суждения об относительном качестве и, следовательно, о более или менее эффективном выполнении разведки одного из сравниваемых месторождений. Отраслевая экономическая эффективность геологоразведоч- ных работ рассматривается раздельно на разных стадиях гео- логоразведочного процесса — поисков, предварительной и де- тальной разведки. Показатели экономической эффективности разведки прямо зависят от прироста разведанных запасов полезного ископае- мого. Основными показателями, характеризующими народнохо- зяйственную эффективность геологоразведочных работ, явля- ются: а) степень обеспеченности народного хозяйства разведан- ными запасами полезного ископаемого; 368
б) размер возвращения денежных затрат на геологоразве- дочные работы в виде извлекаемой ценности из недр. Основные показатели отраслевой эффективности разведки выражаются в удельных затратах на прирост разведанных за- пасов и в удельном приросте запасов полезного ископаемого на единицу затрат. Кроме этих основных показателей отраслевой эффективно- сти дополнительными могут служить соотношения затрат с из- влекаемой ценностью, с предполагаемыми капитальными вло- жениями и с себестоимостью товарной продукции. Общие затраты на разведку месторождения или его части определяются через физические объемы различных видов работ а> и себестоимость единицы каждого вида работ с<: Зр = 2 (а]/?! -ф- а2с2 + . . • 4-а„сп). Разведка месторождения тем эффективнее, чем меньше за- трачено физических объемов работ и денежных средств для вы- полнения поставленной задачи. Обычно экономия в физических объемах работ и в денежных средствах приводит к тому, что себестоимость разведки единицы запасов полезного ископаемого снижается. Таким образом, отраслевым показателем экономи- ческой эффективности разведки месторождения является себе- стоимость разведки единицы запасов полезного ископаемого. Она представляет собой денежные затраты на разведку этой единицы. Себестоимость разведки иначе может быть названа удельными затратами на разведку, величина которых нахо- дится из выражения cP = 3P/Q, где 3Р — общие затраты на разведку месторождения полезного ископаемого или его части, руб.; Q — разведанные запасы по- лезного ископаемого, т. Другим показателем эффективности разведки может быть величина, обратная удельным затратам. Она показывает эко- номическую эффективность разведки Э через прирост разведан- ных запасов на рубль затрат: 3 = Q/3P. Затраты на единицу разведанных запасов могут быть опре- делены по отдельным месторождениям, группам месторождений, экономическому району или по горнодобывающей отрасли в це- лом. Показатель эффективности можно рассчитать на каждой стадии разведки месторождения или его части и по каждой ка- тегории запасов. Для комплексных полезных ископаемых себе- стоимость разведки должна вычисляться с учетом всех полез- ных компонентов. Важным измерителем экономической эффективности раз- ведки является отношение затрат на разведку Зр к извлекаемой ценности месторождения ЦР Эц=3Р/ЦР. Этот показатель позволяет судить о том, насколько дорого или дешево обходится разведка объекта. Для оценки экономической эффективности разведки место- рождения полезного ископаемого предложены еще некоторые 369
показатели. Например, рекомендуется пользоваться показате- лем СОЗ, который характеризует отношение затрат и отдачи в результате разведки в денежном выражении [7]:. соз= ?п и ц + т , S3 где П — прирост разведанных запасов полезного компонента; И — коэффициент сквозного извлечения полезного компонента при добыче и переработке; Ц — отпускная цена товарной про- дукции полезного компонента; Т — цена попутной продукции, получаемой из минерального сырья; 3 — затраты на разведку объекта за расчетный период. Такой расчет показывает ценность потенциально извлекае- мых запасов на 1 руб. затрат для разведки месторождения, его части или группы месторождений в пределах отрасли горной промышленности. Обобщающим стоимостным показателем может быть коэф- фициент экономической эффективности разведки: rz Цз ®з где Цз — цена 1 т разведанных запасов полезного ископаемого в недрах; Ф3 — фактические затраты на разведку 1 т полезного ископаемого. Этот коэффициент выражает прирост разведанной ценности на 1 руб. затрат при разведке. Оценка эффективности разведки месторождения полезного ископаемого осуществляется путем сопоставления показателей эффективности сравниваемых объектов. Сравнение показателей за разные периоды позволяет судить об изменении экономиче- ской эффективности во времени по отдельным месторождениям, их группам, принадлежащим к определенному промышленному типу, и по различным районам. Результаты сравнения экономи- ческой эффективности разведки дают основание для принятия решений о направлениях и интенсивности геологоразведочных работ по различным областям страны. ОХРАНА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ Поиски и разведки месторождений полезных ископаемых при относительно небольших производственных операциях, ко- личествах технических средств и персонала полевых партий не вызывают особенно губительного действия на окружающую природную среду. Однако безразличное отношение к ценностям природы может оказать вредные воздействия геологоразведоч- ных работ в заметных масштабах. Эти вредные воздействия, по исследованиям Н. П. Григорьева, выполненным во Всесоюзном 370
институте экономики минерального сырья и геологоразведочных работ, фиксируются в следующих направлениях. На земной поверхности при бурении скважин, проходке гор- ных разведочных выработок (канав, траншей, шурфов), про- кладке временных дорог, строительстве временных зданий и со- оружений занимаются участки плодородной земли, уничтожа- ется или загрязняется почва, уничтожается лес, загрязняются морские воды и наземные водоемы, нарушается естественная циркуляция рек и ручьев. Иногда загрязняется воздух произ- водственными выбросами газов вблизи действующих агрегатов и разного рода пылью. В некоторых случаях наносится ущерб животному миру браконьерами из коллективов разведочных партий. В недрах земли геологоразведочные работы в большей или меньшей степени нарушают массивы горных пород, что может привести к обвалам, затрагивающим и земную поверхность; возникает и местное загрязнение разведочных участков под зем- лей производственными отходами; загрязняются подземные воды и происходит смешение вод из различных водоносных го- ризонтов; происходит порча залежей некоторых полезных иско- паемых, как, например, размыв солей буровыми растворами и т. п. Главный же ущерб земным недрам наносится вследствие неполного и некомплексного изучения месторождений полезных ископаемых; в результате происходят чрезвычайные потери или разубоживание полезного ископаемого со всеми отрицательными экономическими последствиями. Природоохранные мероприятия от вредных воздействий де- лятся на три группы: 1) предшествующие или профилактические (законоположе- ния, постановления, разъяснение); 2) синхронные (оберегающие меры, ограничения); 3) последующие (восстановление, компенсация ущерба). Прежде всего организации, заинтересованные в отводе уча- стков для геологоразведочных работ, обязаны согласовать с зем- лепользователями и местными органами власти расположение своих объектов и размеры временно занимаемой площади. На сельскохозяйственных землях или в лесных угодьях геологораз- ведочные организации должны за свой счет приводить исполь- зованные участки в состояние, пригодное для сельского хозяй- ства, лесоводства или рыбного промысла (рекультивация зе- мель, лесонасаждения и т. п.). Разрешается рубка леса и заго- товка древесины в целях устройства просек и площадок для разведочных работ, строительства временных зданий и соору- жений. Строго должны соблюдаться меры противопожарной охраны в лесных массивах. При поисковых и разведочных работах необходимо соблю- дать санитарию в отношении водоемов и водотоков, особенно на Крайнем Севере; загрязнение вод производственными и бы- товыми стоками недопустимо, прежде всего, ввиду угрозы забо- 371
леваний самих разведчиков и для этого предусматриваются меры по захоронению отходов в удалении от водотоков. Для сохранения естественной циркуляции подземных вод проводится тампонаж буровых скважин. Какие-либо специальные мероприятия для охраны воздуха в пределах деятельности геологоразведочных партий не преду- сматриваются. Но необходимо выполнять общие правила экс- плуатации транспортных средств и агрегатов, выделяющих вредные газы или пары. Дикие животные и птицы, особенно занесенные в Красную книгу, должны быть предметом внимательного оберегания со стороны разведчиков недр. Основной задачей охраны недр при геологоразведочных ра- ботах является обеспечение полного и комплексного изучения объектов разведки. В связи с этим должна достигаться задан- ная достоверность результатов разведки, сохранность керна бу- ровых скважин, разного рода образцов и проб, шлихов и всей геологической информации, т. е. всего того, что важно для по- следующего изучения и разработки месторождения. При этом должны сохраняться также важные подземные горные выра- ботки и буровые скважины, которые могут быть использованы при эксплуатации месторождения. Затраты на охрану природы в процессе поисковых и разве- дочных работ невелики; они составляют в различных респуб- ликах и областях Советского Союза от 0,4 до 4 % к общим за- тратам на геологоразведочные работы. Из них на охрану и ре- культивацию земель расходуется около 40 %, на охрану недр — 35 %, на охрану водных ресурсов— 15 %, на охрану лесов и воз- душного бассейна — 6%. Следовательно, экономических пре- пятствий для выполнения природоохранных мероприятий нет и они должны проводиться во всех геологоразведочных организа- циях СССР в установленном порядке.
I лава 8 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Законами Советского Союза о недрах регулируются обще- ственные отношения в стране в целях рационального и ком- плексного использования недр, обеспечения народного хозяйства минеральным сырьем и удовлетворения других потребностей народного хозяйства, охраны недр, обеспечения безопасности ведения работ при пользовании недрами. На эти законопо- ложения опирается и геологическая служба на горных пред- приятиях. Изучение месторождения неизбежно продолжается и после того, как началась его отработка, так как: во-первых, в период, предшествующий эксплуатации, оно не может быть разведано настолько детально, как это представляется возможным сделать в процессе проходки подготовительных и очистных выработок; во-вторых, с началом отработки месторождения возникают но- вые требования к результатам геологоразведочных работ, появ- ляется необходимость в более углубленных исследованиях различных свойств месторождения; в-третьих, отработка место- рождения начинается при неоднородной его изученности, что вызывает необходимость проведения дополнительных разведоч- ных работ в период эксплуатации месторождения на тех уча- стках, которые ранее были слабо изучены. Главная цель геологической службы на действующем гор- ном предприятии заключается в том, чтобы: 1) продлить жизнь горного предприятия до предельного срока, когда будут исчер- паны все природные ресурсы полезных ископаемых на место- рождении и в прилежащем районе, доступном для эксплуата- ции; 2) помогать в отработке месторождения и в переработке полезного ископаемого с целью повышения технической и эко- номической эффективности эксплуатации. Первое достигается путем углубленного геологического изу- чения месторождения с использованием разведочных и эксплуа- тационных выработок. При этом обычно удается обнаружить ранее незамеченные тела полезного ископаемого или их части, смещенные по тектоническим нарушениям в пределах месторож- дения; нередко выявляются и совершенно новые объекты на участках, прилегающих к месторождению. Так, наряду с отра- боткой запасов полезного ископаемого наращиваются новые его запасы, благодаря чему продлевается жизнь предприятия, иногда далеко за пределы, установленные первоначальным про- ектом. Второе может быть достигнуто в результате тщательного изучения месторождения, выполнения необходимых гидрогеоло- 373
гических и инженерно-геологических исследований, системати- ческого учета движения запасов полезного ископаемого в нед- рах. Но, кроме того, на действующем горном предприятии (про- мысле) геолог призван проводить специальные геолого-минера- логические и геофизические исследования для решения задач отработки месторождения и переработки добытого минераль- ного сырья. Изучение эксплуатируемого месторождения ведется по двум основным направлениям: 1) весьма детальные исследования форм, качества и условий залегания тел полезного ископаемого па эксплуатационных участках; 2) последовательное, все более детальное изучение ранее слабо изученных частей месторожде- ния за пределами эксплуатационных участков. В первом на- правлении находит свое выражение последняя стадия геолого- разведочного процесса — эксплуатационная разведка месторож- дения; второе направление представляет собой доразведку месторождения. Характеристика и содержание работ того и другого направлений излагаются ниже в соответствующих раз- делах настоящей главы. Реальная помощь горнодобывающему предприятию со сто- роны геологической службы выражается в следующем: а) уча- стие в планировании добычи полезного ископаемого; б) уста- новление направления подготовительных и очистных выработок; в) предупреждение об изменениях горно-технических условий эксплуатации (крепости, устойчивости горных пород, водонос- ности и др.); г) определение и анализ причин потерь и разубо- живания полезного ископаемого при добыче. Участие в планировании добычи полезного ископаемого на- чинается со своевременного представления всех необходимых материалов эксплуатационной разведки, оперативного учета недр и баланса добычи и прироста запасов полезного ископае- мого. Эти данные позволяют составить план отработки соот- ветствующей части месторождения. Наряду с представлением объективных данных по эксплуатационному участку необходимо также активное участие представителей геологической службы в решении вопросов очередности отработки различных блоков, о целесообразных темпах добычи, сортировке полезного иско- паемого и т. п. Направление подготовительных и очистных выработок уста- навливается совместно геологом и горным инженером с таким расчетом, чтобы заданные горные выработки наиболее соответ- ствовали природным особенностям месторождения, чтобы гра- ницы выработок не вызывали слишком больших потерь или разубоживания полезного ископаемого, чтобы соблюдать техни- ческие правила прокладки путей, кабелей, труб. В процессе проведения подготовительной или очистной выработки может возникнуть необходимость в изменении ее направления или гра- ниц в связи с непредвиденным изменением элементов залегания или контуров тела полезного ископаемого. Поэтому от геолога 374
требуется повседневное наблюдение за проходкой подготови- тельных и очистных выработок. Предупреждения об изменении горнотехнических условий эксплуатации со стороны геологической службы должны де- латься для предотвращения осложнений в процессе добычи. Та- кие предупреждения возможны на основании систематизации гидрогеологических и инженерно-геологических наблюдений, позволяющей отмечать существенные изменения условий отра- ботки месторождения и предсказать их. Предупреждения дол- жны касаться главным образом следующих объектов: а) изме- нения крепости горных пород в проходимых выработках; б) изменения устойчивости горных пород на пути про- ходки выработок: в) изменения притоков воды в горных вы- работках. Предупреждения могут быть прогнозные и срочные. Первые основываются на предположениях о возможных изме- нениях условий проходки выработок и сообщаются заблаговре- менно. Вторые являются результатом непосредственных наблю- дений в горных выработках и требуют срочных мер. К ним от- носятся признаки вероятного обвала, резкое увеличение притока воды, накопление вредных газов. Определение и анализ причин потерь и разубоживания по- лезного ископаемого являются важнейшим элементом деятель- ности геолога на горном предприятии. Потерями при эксплуата- ции считаются неизвлеченная из недр часть балансовых запасов полезного ископаемого и те количества уже добытого минераль- ного сырья, которые теряются при транспортировке и выбрасы- ваются в отвал с пустыми горными породами. Под разубожива- нием понимается засорение полезного ископаемого пустыми породами или некондиционными массами ископаемого. При нор- мальной подземной отработке месторождения потери состав- ляют 5—12 % от суммы балансовых запасов полезного иско- паемого; при открытом способе разработки они, как правило, меньше. Однако величины потерь достигают иногда и десятков процентов. Примешивание пустых пород к добытому полезному ископаемому, зависящее от размеров и форм тел полезного ископаемого, колеблется от 2 до 30 %. При отработке маломощ- ных жил рудная масса разубоживается в 2—3 раза. Причины потерь и разубоживания полезного ископаемого разнообразны и многочисленны. Они подразделяются на четыре группы: 1) связанные с горно-геологическими и гидрогеологическими условиями (в целиках, участках тектонических нарушений, в сложных контурах тел); 2) зависящие от принятой системы разработки (несоответ- ствия форм тел и выемочных камер, в магазинах, при обруше- ниях) ; 3) потери в охранных целиках (предусмотренные проектом для сохранения зданий и сооружений вблизи рудника); 375
4) потери от неправильного ведения горно-эксплуатацион- ных работ (в очистных выработках, при транспортировке, в от- валах) . Объектом, в пределах которого определяются потери и разу- боживание, является эксплуатационный блок. Учет потерь и разубоживания ведется систематически геологической и марк- шейдерской службами горного предприятия по мере отработки тел полезных ископаемых на основании опробования, геологи- ческой документации и маркшейдерских измерений. Величины потерь и разубоживания устанавливаются из уравнений баланса рудной массы и баланса полезного компо- нента: 0.2 = Qi—<2з+Q4; Q2P2 = Q1C1 0з£з + Q1C4, где Qi — действительный запас полезного-ископаемого в блоке, т; Qa — добыча полезного ископаемого из блока, т; Q3 — потери полезного ископаемого, т; Q4-—масса пустых горных пород в массе добытого полезного ископаемого, т; Ci—сл — содержание полезного компонента, т; с1 — в полезном ископаемом в недрах; с2 — в добытом минеральном сырье; с3— в потерянном полез- ном ископаемом; с4 — во вмещающих горных породах, попав- ших в массу добытого минерального сырья. Если для упрощения расчетов принять c3 = Ci, то потери по- лезного ископаемого и засорение его пустыми горными поро- дами можно определить из выражений: \ 7 Тогда величина потерь полезного компонента определяется по формуле или в процентах относительно запаса в блоке р = h —Q?(c2-ct) ч 100 L Qi (С1 — с4) J Степень разубоживания полезного ископаемого определяется из отношения ур = юо. ci Всегда следует помнить, что точность определения потерь и разубоживания зависит от сложности геологического строения месторождения, изменчивости форм тел и качества полезного 376
ископаемого, системы разработки. На месторождениях Простой формы с равномерным распределением полезного компонента величины потерь и разубоживания обычно определяются до- вольно точно. При неправильной форме тела с неравномерным распределением полезного компонента, тогда количество запа- сов полезного ископаемого в блоке подсчитывается со значи- тельной погрешностью, значения потерь могут быть весьма не- точными. Если система разработки позволяет вести замеры выработанных пространств и замеры вырабатываемых тел по- лезных ископаемых при систематическом их опробовании в про- цессе отработки, то такие условия благоприятствуют определе- нию потерь и разубоживания с высокой степенью точности. На- против, когда опробование очистных выработок и необходимые замеры выработанных пространств невозможны, определение потерь и разубоживания выполняется с невысокой точностью. Помощь в переработке минерального сырья со стороны геологической службы идет по двум главным на- правлениям: а) регулирование качества минерального сырья, поставляемого горным предприятием; б) проведение специаль- ных минералогических и других лабораторных исследований полезного ископаемого. Регулирование качества минерального сырья, направляемого в переработку, имеет большое значение для планомерной и эф- фективной работы предприятия, потребляющего минеральное сырье. Если руда, поступающая на обогатительную фабрику, будет обладать резко различным содержанием металлов, то процесс обогащения придется часто менять: необходимо будет перестраивать режим работы некоторых машин, изменять до- зировку реагентов, составлять другой график работы. Такие частые перемены технологического процесса создают лихора- дочную и непроизводительную обстановку на фабрике. В ре- зультате снижается производительность, уменьшается извлече- ние полезных компонентов и возрастают потери. Изучая раз- личные сорта полезного ископаемого и их пространственное распределение, геолог на горном предприятии имеет возможность так направлять добычу из различных эксплуатационных уча- стков, чтобы в течение продолжительного срока (хотя бы ме- сяца) смешанное минеральное сырье обладало бы однородным качеством. При этом особенно большое значение имеют пра- вильная оценка разубоживания полезного ископаемого в про- цессе добычи и сокращение его до минимума. Сильно разубо- женная руда вызывает не только непроизводительные расходы на обогатительной фабрике, но и влечет расстройство техноло- гического процесса, а иногда приводит к невозможности обога- щать низкокачественное вследствие разубоживания минераль- ное сырье. Проведение специальных лабораторных исследований подчи- нено задаче наилучшей организации процесса переработки по- лезного ископаемого. Геолог на горнорудном предприятии дол- 377
жен изучать минеральный состав руды (или песков) с учетом требований технологии обогащения минерального сырья. Для обогащения важно знать величины, сочетания, взаимные про- растания отдельных минеральных агрегатов и частиц. При этом необходимо опытным путем выяснить способность рудных и не- рудных минералов к механическому разделению, а также раз- личия физических свойств отдельных минеральных фракций — их магнитные, электрические, радиоактивные свойства, удель- ные массы и др. Необходимо определить степень выветрелости или окисленнности полезного ископаемого, влияющих на его обогатимость и качество. Сведения о полезном ископаемом, необходимые для успеш- „ ной работы потребляющего или обрабатывающего минеральное сырье предприятия, накапливаются при обычных общих мине- ралогических и петрографических исследованиях, выполняемых в процессе всего периода разведки месторождения. Но, кроме того, с целью повседневной помощи перерабатывающему пред- приятию геологу приходится проводить специальные исследова- ния, уточняя те или иные характеристики полезного ископае- мого. Для этого подвергаются минералогическим или другим исследованиям очередные партии минерального сырья, посту- пающие от рудника, а также изучаются продукты переработки минерального сырья. РУДНИЧНАЯ, ШАХТНАЯ, ПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА С начала эксплуатации месторождения характер деятельно- сти геолога-разведчика существенно изменяется: расширяется круг вопросов, решаемых геологом, по сравнению с предшест- вующими стадиями разведки; геологические исследования ста- новятся более детальными на эксплуатационных участках; уста- навливается тесная производственная взаимосвязь геологиче- ской службы с горно-эксплуатационными подразделениями и перерабатывающими предприятиями. Ввиду этого геологиче- ская служба на действующих горных предприятиях приобрела специфические черты в зависимости от видов полезных ископае- мых и даже от типов месторождений. Различные проблемы и методы их решения при эксплуата- ции рудных, угольных и нефтяных месторождений определили существенные различия в организации и деятельности геологи- ческой службы в названных отраслях горной промышленности. Соответственно этому геологическая служба на действующих горных предприятиях получила отраслевые наименования: «Рудничная геология», «Шахтная геология», «Промысловая гео- логия». Наиболее сложные вопросы связаны с рудничной геоло- гией, охватывающей месторождения черных, цветных, редких и драгоценных металлов, а также многие месторождения неме- таллических полезных ископаемых, на которых применяются 378
разнообразные системы разработки — как открытые, так и под- земные. Проблемы промысловой геологии здесь не рассматри- ваются ввиду того, что по этой отрасли имеется свой учебный курс и свои учебные пособия, отличающиеся исключительной спецификой, свойственной разработке месторождений нефти и газа. Данный раздел настоящего учебника ограничен преде- лами геологической службы на горных предприятиях, эксплуа- тирующих месторождения твердых полезных ископаемых. Для успешного решения задач геологическая служба на дей- ствующем горном предприятии проводит работу в следующих направлениях: 1) эксплуатационная разведка в пределах разрабатываемых и подготавливаемых к отработке участков (блоков); 2) доразведка эксплуатируемых месторождений на слабо изученных их участках с целью перевода в высшие категории и выявления новых запасов полезного ископаемого; 3) специальные структурно-геологические, минералогиче- ские, геофизические, геохимические, гидрогеологические, инже- нерно-геологические и другие исследования с целью активной производственной помощи в добыче и переработке полезного ископаемого; 4) тематические научно-теоретические исследования для ре- шения вопросов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, рациональных методов их изучения и оценки. Организационные формы геологической службы на горных предприятиях — рудниках, шахтах, карьерах, приисках, промыс- лах— выработаны многолетней практикой геологического об- служивания процесса добычи полезного ископаемого и регла- ментируются соответствующими ведомственными положениями и инструкциями. На предприятиях, разрабатывающих место- рождения угля, горючих сланцев, строительных материалов и других подобных по своей простоте месторождений полезных ископаемых, ввиду малочисленности геологического персонала обычно организуется объединенная геолого-маркшейдерская служба, В обязанности геологической службы горного предприятия входят многие организационные и технические мероприятия, как-то: а) геологическое обоснование при составлении перспектив- ных, квартальных, годовых и месячных планов добычи полез- ных ископаемых; б) планирование, проектирование и проведение геологораз- ведочных работ со всеми специальными гидрогеологическими, геофизическими и иными исследованиями; в) контроль за направлением разведочных и эксплуатацион- ных выработок от их заложения до окончания проходческих или очистных работ; г) геологическая документация, опробование и другие ис- следования в очистных, подготовительных, разведочных горных 379
выработках и буровых скважинах, сбор образцов горных пород и полезных ископаемых для эталонной коллекции; д) осуществление совместно с маркшейдерской службой учета разведанных, вскрытых, подготовленных к выемке запа- сов полезного ископаемого, отработанных пространств, потерь и разубоживания полезного ископаемого; определение в натуре мест заложения горных выработок и буровых скважин; состав- ление актов на погашение отработанных блоков и списание не- подтвердившихся или утративших промышленное значение за- пасов полезного ископаемого; е) обобщение первичных геологических и других разведоч- ных материалов, составление и представление в установленном порядке геологических отчетов с подсчетами запасов полезных ископаемых; ж) составление и представление периодической оперативной и статистической отчетности; з) разработка совместно с представителями горного надзора и маркшейдерской службой мероприятий по предупреждению внезапных прорывов вод, газов, плывунов, обрушений кровли в горных выработках. Геологическая служба горного предприятия в лице ее руко- водителя— главного или старшего геолога — наделена пра- вами, позволяющими принимать действенные меры для повы- шения качества и эффективности работы горного предприятия. Основные права представителей геологической службы сво- дятся к следующему: а) контролировать полноту извлечения полезных ископае- мых и их составляющих при добыче, обогащении и дальнейшей переработке; б) изменять направление очистных, подготовительных и разведочных выработок в связи с изменившимися геологиче- скими условиями; в) останавливать производство работ в горных выработках ввиду вероятной опасности (обвала, катастрофического про- рыва вод, газов) и вследствие грубых нарушений технологии проходки выработки или отработки участка; г) контролировать работу химической и других лабораторий в части качества и своевременности выполнения испытаний проб, необходимых для разведки и отработки месторождения; д) представлять к поощрениям или взысканиям сотрудни- ков геологической службы и других лиц, связанных с проведе- нием исследований, разведочных и других работ по изучению месторождения и его разработке. Основные методы работы геологического персонала на действующем горном предприятии обусловлены процессом от- работки месторождения, и, следовательно, порядок очеред- ность, приемы работы сотрудников геологической службы уста- навливаются в зависимости от системы, календарного плана и графиков разработки. Вся работа сотрудников геологической 380
службы делится на две части: I) наблюдения и исследования в подземных горных выработках; 2) камеральные работы, вклю- чающие лабораторные исследования, чертежные работы, обоб- щение и анализ разведочных и эксплуатационных данных. Современное горное предприятие обладает разнообразной техникой, в том числе многими техническими средствами, отно- сящимися к ведению геологической службы. Наблюдения в очистных и подготовительных горных выработках и в буро- вых скважинах ведутся с применением различных методик, инструментов и аппаратуры. На некоторых предприятиях боль- шое значение приобрели геофизические исследования, напри- мер, при разведке и разработке радиоактивных руд. В таких случаях в составе геологической службы создается соот- ветствующая группа специалистов-геофизиков или даже авто- номная, но в общем подчиненная главному геологу геофизиче- ская служба. В процессе камеральных работ используется также различное лабораторное оборудование, размещаемое в химических, минералогических, геофизических, гидрогеоло- гических и других лабораториях. Все более внедряется фото- графия при документации в горных выработках и камеральной обработке материалов. Сравнение данных разведки с результатами отработки месторождения является одним из важных моментов геологи- ческой службы на действующем горном предприятии. Сравнения первоначальных представлений о различных месторождениях полезных ископаемых с фактическими дан- ными о них по результатам отработки, вероятно, проводились с начала горного промысла. Такие сравнения способствовали расширению и уточнению знаний о структурах и вещественном составе месторождений. И ныне опытная проверка разведоч- ных построений и подсчетов на практике осуществима лишь тогда, когда тщательно проведена отработка объекта — место- рождения или его части. Все сопоставления разведочных и эксплуатационных дан- ных можно разделить на две группы: прямые сравнения и сравнения путем разрежения разведочно-эксплуатационной сети. Прямые сравнения представляют собой сопоставления величин подсчитанных запасов и добытого минерального сырья. При этом сравниваются запасы руд и металлов с их количествами, добытыми и потерянными в недрах, что не всегда возможно; также ранее подсчитанные запасы сравнива- ются с готовыми к отработке количествами полезного ископае- мого, достаточно точно определяемыми на основании геолого- маркшейдерской документации очистных выработок и данных эксплуатационного опробования в очистных выработках. Когда невозможно сравнить подсчитанные запасы руд с до- бытым минеральным сырьем поблочно, прибегают к сравнениям больших сумм ранее подсчитанных запасов с суммами добычи 381
за ряд лет по месторождению или даже по району в целом. В таких случаях выясняются лишь результирующее погреш- ности разведочных определений целого, но остаются размахи колебаний погрешностей по малым участкам этого целого. Разрежение разведочн о-э ксплуатациониой сети представляет собой сопоставление величины запасов по- лезного ископаемого, подсчитанных по редкой сети предшест- вующей разведки, с запасами, подсчитанными по наиболее гус- той сети разведочно-эксплуатационных выработок на участках, подготовленных к отработке. Этот метод применяется в тех случаях, когда не удается воспользоваться для сравнения пря- мыми результатами эксплуатации: например, при смешивании добытого минерального сырья с разных объектов, или при не- удовлетворительном учете добытого минерального сырья, или по причине недоступности отработанных пространств. При сравнении путем разрежения эксплуатационно-разве- дочной сети используются данные эксплуатационной разведки в подготовительных и очистных выработках. На подземных разработках в качестве эталона принимаются запасы, подсчи- танные по измерениям и опробованию в выработках; при этом контуры тел полезных ископаемых остаются условными в гра- ницах прежних подсчетов, без маркшейдерских замеров в от- работанных пространствах. На открытых разработках густая сеть опробования буровзрывных скважин служит основой для определения эталонных качественных показателей, а размеры сравниваемых частей месторождения определяются размерами и формами уступов эксплуатационного карьера. В итоге эталонные значения запасов полезного ископаемого исчисля- ются по данным эксплуатационной разведки, без учета факти- ческой добычи и замеров отработанных пространств. Под- считанные этим путем эталонные запасы полезного ископае- мого сопоставляются с соответствующими величинами запасов из прежних расчетов. Равным образом при этом могут срав- ниваться и содержания полезного компонента или средние зна- чения мощностей тел полезных ископаемых. Этот способ позволяет обойтись без определений потерь и разубоживания полезного ископаемого. Однако метод разре- жения эксплуатационно-разведочной сети, как правило, менее точен, так как принимаемые условные контуры залежей и внутренние границы сортов руд могут быть существенно от- личны от действительных. Для малых участков, где имеется немного пересечений эксплуатационной разведки (небольшие камеры, части уступа), такой метод неприменим. Поэтому им пользуются при сравнениях по крупным объектам на основании большого числа измерений и наблюдений — по целому эксплуа- тационному участку или месторождению. Основной причиной расхождений между разведочными и эксплуатационными данными является природная изменчивость свойств месторождений и прежде всего структурно-морфологи- 382
Таблица 31 Погрешности подсчетов запасов полезных ископаемых относительно добытого минерального сырья Полезные ископаемые Относительные погрешности. % величины запаса полезного ископаемого средних содержаний полезных компонентов Солн (Соликамский бассейн) Марганцевые руды (Никополь) Медные руды (Джезказган) Меднопорфировые руды (США) Меднопорфировые руды (Коунрад) Медноколчеданные руды (Урал) Железные руды (Урал, Кривой Рог) Молибденовые штокверковые руды (Забайкалье) Свинцово-цинковые руды (Алтай) Серные руды (Туркмения) Жильные руды молибдена, вольфра- ма, олова (Восточное Забайкалье, Средняя Азия) Золотые руды (СССР) Золотые россыпи (Восточная Сибирь) Ртутные руды (СССР) Урановые руды (США) +2,7 +2,1 -1,5 +1 >4 +2,5 От —14 до +0,15 От —4,5 до +12 -13,1 —12,3 От —22 до +38 От —0,5 до +33 От —5 до +35 От —5 до +14 + 11 + 18 От —35 до +11 От —20 до +38 “ЬЗО —24 От —75 до +106 От —65 ДО +350 От —33 до +53 От —64 до +125 От —7 до +326 - — От —50 до +180 От —36 до +240 От —15 до +27 От —30 до +450 ческих, химико-минералогических, инженерно-геологических и гидрогеологических. Из сравнений данных разведки с резуль- татами эксплуатации, проведенных по многим горным пред- приятиям, выяснились довольно разнообразные соотношения между сопоставляемыми показателями. В одних случаях наблю- дается завышение запасов при их подсчете по данным раз- ведки, в других — занижение. Одни руды по данным разведки представляются более качественными, чем в действительности, другие, наоборот, оказались лучше при отработке. Как правило, до отработки формы тел полезных ископаемых и условия их залегания рисуются более простыми, чем в действительности. Гидрогеологические и инженерно-геологические свойства место- рождения также оказываются иными при отработке по сравне- нию с теми, какими они представлялись до этого: притоки воды в горные выработки оказываются то большими, то меньшими по отношению к расчетным по данным разведки; вмещающие по- роды в одних случаях более устойчивы в очистных выработках, чем предполагалось, в других — возникают непредвиденные об- валы, оползни и вспучивания. В табл. 31 приведены величины погрешностей подсчетов за- пасов полезных ископаемых по данным детальных разведок различных месторождений, проведенных в последнюю четверть века. Как видно из таблицы, погрешности бывают весьма раз- 383
Таблица 32 Величины корректирующего фактора и соответствующие нм значения погрешностей подсчета запасов полезных ископаемых (по С. Траскотту) Месторождения полезных ископаемых Корректирующий фактор Относительная погрешность опре- деления запасов* % Месторождения меднопорфировых руд (США) Золотоносные конгломераты Транс- 0,925 7,5 0,9—0,95 5—10 вааля (Южно-Африканская Республи- ка) Свинцово-цинковые руды Брокен-Хил- 0,875 12,5 ла (Австралия) Медно-золотые скарновые месторожде- 0,85—0,9 10—15 ния Корейской Народно-Демократиче- ской Республики Месторождения золота на Аляске 0,75 25 личными по своим величинам и имеют как отрицательные, так и положительные значения относительно добытого минераль- ного сырья. Аналогичные цифры погрешностей подсчета запасов отно- сительно количества фактически добываемого минерального сырья приведены С. Траскоттом (США) в виде значений так называемого корректирующего фактора, который представляет собой поправочный коэффициент к сумме подсчитанных запа- сов перед проектированием эксплуатационных работ (табл. 32). При всем разнообразии погрешностей определения запасов полезных ископаемых общее правило состоит в том, что рас- хождения разведочных и эксплуатационных данных по место- рождению полезного ископаемого в целом всегда меньше, чем соответствующие расхождения, наблюдаемые в отдельных частях месторождения. Эта закономерность объясняется тем, что погрешности разведочных подсчетов на отдельных участ- ках месторождения обладают противоположными знаками (« + » и «—»), вследствие чего суммарная погрешность по объ- екту в целом может оказаться как угодно мала. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ РАЗВЕДКА Эксплуатационная разведка проводится с целью обеспече- ния эффективной отработки месторождения и направляется обычно исходя из того, что выяснено предшествующей развед- кой о месторождении в целом и из данных, которые получают при отработке участков, прилегающих к тому участку, где ставится эксплуатационная разведка. В соответствии с этим целевым назначением эксплуатационной разведки возникают две главные ее задачи специфического характера: 1) уточне- 384
ние данных предшествующей разведки; 2) контроль процесса добычи полезного ископаемого. В результате уточнения данных предшествующей разведки могут оказаться иными контуры тела полезного ископаемого, возрасти или уменьшиться значения среднего содержания по- лезного компонента, дифференцироваться по отдельным не- большим участкам качественные показатели полезного иско- паемого, а также физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих горных пород, притоки воды. На основании таких изменений уточняется количество балансовых запасов полезного ископаемого по сортам и может подверг- нуться корректировке проект разработки месторождения. Контроль процесса добычи полезного ископаемого заклю- чается в наблюдении за выемкой его без значительных потерь и извлечением всего ценного, что в нем заключено, при после- дующей переработке минерального сырья. В связи с этим ве- дется работа по определению потерь и разубоживания полез- ного ископаемого в процессе его добычи и транспортировки, возможная лишь на основании достаточно достоверных дан- ных и строгого учета при отработке. Кроме того, должны вестись непрерывные минералогические и другие исследования полезного ископаемого, позволяющие правильно решать во- просы комплексного использования минерального сырья. Только при тщательном контроле добычи минерального сырья воз- можна эффективная помощь предприятию со стороны геолога. Эксплуатационная разведка отличается от предшеству- ющих стадий разведки наибольшей детальностью и должна давать наиболее достоверные результаты. На этой стадии достигают максимального значения густота разведочной сети, частота отбора проб и число других различных наблюдений и исследований. Технические средства эксплуатационной разведки во многом зависят от системы разработки месторождения. Общей особенностью эксплуатационной разведки в отношении ее тех- нических средств является возможность и целесообразность использования одних и тех же горных выработок и как для целей эксплуатации месторождения, так и для целей его раз- ведки. Поэтому основным средством эксплуатаци- онной разведки твердых полезных ископаемых служат горные выработки. При подземных разработ- ках это почти все без исключения подготовительные и очистные выработки, а на открытых работах — уступы карьера, обнажаю- щие тела полезного ископаемого. Кроме того, специально для целей разведки проходятся некоторые выработки, к ним отно- сятся различного рода рассечки, восстающие, газенки и другие подземные горные выработки, необходимые для завершения или уточнения разведки на эксплуатационном участке. В настоящее время при эксплуатационной разведке все больше применяются буровые скважины, особенно на открытых 13 Заказ № 2791 385
разработках. В карьерах, когда производится сплошное опро- бование буровзрывных скважин, последние приобретают ре- шающее значение в определении качества руд и в различных частях уступа и для соответствующей раздельной отбойки разных сортов руды или сортировки отбитой массы минераль- ного сырья. Геофизические средства в стадии эксплуатационной раз- ведки твердых полезных ископаемых применяются главным образом для приближенного оконтуривания залежи между двумя разведочными выработками при помощи магнитометрии или электрометрии. Радиометрия широко используется для до- кументации и определения качества радиоактивных руд в пре- делах эксплуатационных блоков и их частей. Буровые сква- жины эксплуатационной разведки подвергаются необходимым каротажным измерениям. При подземной отработке месторождения для эксплуатационной разведки используются все подготовитель- к г 58 К. 160 К S3 о K108Z08 К344 Гора 050 0 70 0,80 050 0,25 0.25 0,50 0,80 0.80 -оогН^е-о^а'пАо,4^-021-020.,цт-Ь.и. 0,06 277 >,гЗ ООО 1.81 507 3.75 1,91 1,81 пкл 060 0,50 0,90 000 050 065 Оа/ < „„ О 75 8.80 050 000 20.0,56,0.68 ,0.04 -426-0,08 п,п0.в0.’до,-0,78 056Am .875 215 1,51 1,65 5.55 0,90 0,60 .'п?в‘О66 l'oO г-'е 1'ял 070 О.7О. 030.0,90.050-0.90.1186’-0%“ -0,25 ,’,^2.23530 О,Т@ЛтгТ-ОоЗ*0,79 3,08 0,10 003 003 013 304 070 070 Ог5 1.10 4.90 0.49 052 0,05 ’АЛЛ,. 001 0л5 $03 $Ъ$*О15 *%& *do5 &5 Ш 4% Г.О2 ^035 *OZ0 Hit ЯМ Ц06 0.61 1,83 л,ю 1,бе Wei' Ж -025 *0,35 -030 -0,45 *0,35 -0.30 ffji 002 009 0.46 0,06 325 3,37 0.14 1,77 4,00 тел 050 080 060 О.М Q65 080\^^\ :л59М29М.5бМ,6вМ,24^26*0Ов Ч \ SPtZ У ос о т ai -г п 7^оз'^&№ По 0.49 052 000 "7.5 ОМ •ЦЭО'ллс ЛЛЛ ООО 057 0.0? ЛО.тЪ/ц и.* -О,4О\Ь 002 8 $05 § .0,35 £ 002 0,14 1,0и I 0.11 0,02 0.25 ОЛО 4 *0.10 070 • 0,00 0,09 1.80 O.OS 1,84 • 7.15 6,99 • 0.05 0,07 2,80 0,18 0,15 • 0,40 о,ог 2,54 6лента 5лента Илеита Jлента 2 лента /лента Ладры^иой штрек Уди Восстающая 0,11 Щ-1 5лента . 8осета- i 80 —=^>з]ющая017 1 лента Рис. 146. Геолого-маркшейдерский паспорт отработанного блока вольфра- мово-оловянной жилы (продольная проекция блока и планы первой и ше- стой отбойных лент). 1 — канава и ее номер; 2 — шахта. Цифры в пунктах наблюдения: верхняя — мощность жилы, средняя — содержание трехокнси вольфрама, нижняя — содержание олова 386
ные выработки — как горизонтальные, так и вертикальные. Обязательными становятся выработки, связывающие между собой соседние разведочные сечения (горизонты) и необходи- мые для подсчетов запасов полезного ископаемого по катего- рии А (или подготовленных запасов). Эти выработки, оконту- ривающие со всех сторон эксплуатационный блок (рис. 146), начинают свое существование как разведочные, подвергаются соответствующей документации, опробованию и используются для необходимых гидрогеологических и инженерно-геологиче- ских наблюдений. Очистные выработки, вскрывающие и обнажающие боль- шие участки тел полезных ископаемых, особенно их контакты с вмещающими горными породами, дают наиболее достоверные сведения о месторождении. В связи с этим в очистных вы- работках ведутся геологические наблюдения, осуществляется документация и опробование, если возможно проникнуть в от- работанные пространства. Буровые скважины в целях эксплуатационной разведки на подземных разработках твердых полезных ископаемых имеют обычно вспомогательное значение. Они проходятся иногда взамен рассечек. В случае потери смещенной части тела по- лезного ископаемого во избежание лишних затрат на горные выработки бывает целесообразно провести предварительно поиск при помощи бурения, а затем уже направить горную выработку. При открытой отработке месторождения или его верхней части необходимы детальные исследования для уточ- нения качества руды, формы и размеров блоков пустых пород внутри залежи, а также для проектирования нового уступа. Разведка па уступе проводится почти исключительно короткими буровыми скважинами, которые затем используются для от- бойки горной массы как взрывные. Для этих целен применя- ются обычно станки ударного и шарошечного, реже колонкового бурения. Густота разведочной сети при этом достигает наибольших значений, иногда разведочно-эксплуатационные взрывные сква- жины бурятся через 5—6 м (рис. 147). Особенности геологического изучения месторождения в ста- дию эксплуатационной разведки связаны с возможностями вы- яснения многих вопросов в горных выработках и ведением наблюдений в наиболее крупном масштабе. При документа- ции в подготовительных и очистных выработках представля- ется возможным выявить важные детали строения и состава тел полезных ископаемых, которые не могли быть замечены в предшествующие стадии разведки, как, например, ориенти- ровка и пересечения структурных элементов, состав тектони- ческих глинок, строение зон брекчий. Изучение обогащенных частей тел «рудных столбов» (рис. 148), «струй», «гнезд» и других малых, но весьма ценных 13* 387
Рис. 147. Первомайское штокверковое месторождение молибдена. План го- ризонта 1644 м в эксплуатационном карьере. 7 — гранодиориты; 2 — ороговикованные сланцы; 3 — рудоносные граннт-порфнры; 4 — буровые скважины детальной разведки; 5 — буровзрывные скважины на уступах; 6— контур отработки на горизонте 1644 м образований — становится возможным в полной мере лишь при эксплуатационной разведке. Такое изучение, в свою очередь, позволяет предсказывать появление новых подобных богатых скоплений полезного ископаемого и повышать эффек- тивность разведки и отработки месторождения. При изучении деталей форм и условий залегания рудных месторождений большое значение имеет установление тектони- ческих нарушений, предопределивших или изменивших формы залежей. Важно различать нарушения дорудные и послеруд- ные. Признаками послерудных движений, нарушающих сплош- ность рудного тела, являются рудная брекчия или обломки руд- ных минеральных агрегатов, перемещенные вдоль сброса, следы истирания рудного материала в составе тектонической глинки. Доказательствами дорудного характера нарушений служат (рис. 149): заметные различия состава формы жилы по разным сторонам от нарушений без следов послерудных движений по нему; рудные прожилки, прорезающие глинку 388
|—300] | 750 800 850 Рис. 148. Заводская линза Зыряновского полиметалличе- ского месторождения. 1 — алевролиты; 2 — мнкроквар- циты; 3 — кварц-серицнт'хлорито- вые сланцы; 4 — порфириты; 5 — порфироиды; 6 — вкрапленные свиицово-цинковые руды; 7 — бо- гатые свинцово-цинковые руды; 8 — разведочный горизонт и его отметка, м Рис. 149. Характер жилы у дорудной трещины (по Т. М. Кайковой). В полости трещины ветвистые прожилки кварца и кальцита трения; заполнение зоны нарушения (трещины) ненарушенным рудным материалом. При изучении послерудных нарушений всегда следует, если это возможно, определить направление и величину относитель- 389
ного смещения по ним. Самым достоверным способом опре- деления смещения по трещине является замер расстояний и направлений между смещенными слоями нарушений слоистых горных пород или дайками изверженных пород. Ориентировка борозд скольжения служит указателем направления перемеще- ния— движение блока пород происходило в сторону выклини- вания борозд, запечатленных на нем. Соотношения рудных жил и даек могут быть вполне вы- яснены при эксплуатационной разведке в очистных выработ- ках, где они обнажаются в различных плоскостях. Пересечения рудных жил дайками и, наоборот, даек жилами позволяют разобраться в последовательности геологических образований н тектонических нарушений, что, в свою очередь дает воз- можность прогнозировать распространение оруденения в пре- делах эксплуатационного участка. При эксплуатационной разведке угольных и им подобных пластовых месторождений большое значение придается изуче- нию тектонических нарушений, влияющих на элементы залега- ния и формы пластов. В процессе складчатости угольное ве- щество, способное к пластическим деформациям, легко пере- распределяется с образованием раздувов и пережимов. Первые обычно встречаются в шарнирных перегибах складок, вторые часто имеют место на крыльях. Изменчивость мощности уголь- ного пласта нередко определяется размывом его в прошлые гео- логические периоды и поэтому необходимы систематические на- блюдения за кровлей пласта. Выяснение характера выклинива- ния угольного пласта существенно для оценки промышленных перспектив прилегающего к эксплуатационному соседнего участка месторождения. Весьма большое значение имеет исследование характера и вида контактов залежи любого полезного ископаемого с вме- щающими породами, а также между различными типами и сортами полезного ископаемого внутри залежи. Для эффектив- ной эксплуатации месторождения необходимы сведения не об интерполированных и экстраполированных на большие рас- стояния границах тел полезных ископаемых, а об их контурах, близких к фактическим, которые почти всегда существенно от- личаются от прямолинейных границ, проводимых при геомет- ритизации тел полезных ископаемых к подсчету запасов (рис. 150), Полнота оконтуривания тела полезного ископаемого при эксплуатационной разведке является непременным условием и полноты отработки этого тела. Неправильное изображение кон- туров залежи ведет к оставлению в недрах и безвозвратной по- тере части полезного ископаемого, если размеры залежи пре- уменьшены, и вызывает излишние затраты средств на добычу и переработку пустой породы, когда размеры залежи преувели- чены против действительных. Поэтому геолог на эксплуата- ционном участке должен стремиться проследить контакты 390
каждого тела полезного ископаемого с предельной точностью наблюдений. В случаях четких контак- тов их прослеживание уда- ется легче, чем при рас- плывчатых. В первом слу- чае контакты устанавли- ваются при документации обнажений в выработках и буровых скважинах. Когда же контакты залежи или границы между различ- ными сортами полезного Рис. 150. Сложный контакт кварц-кас- ситеритовой жилы Корнуэлла. ископаемого нечеткие, не могут быть различимы на глаз, выяснение границ между полезным ископаемым и пустыми породами, необходи- мое для производства выемки полезного ископаемого, достига- ется главным образом путем своевременного опробования под- готовительных и очистных выработок. При этом для ускорения процесса опробования целесообразно применять геофизические методы определения качества полезного ископаемого (радио- метрию, магнитометрию, электрометрию, люминесценцию) и полуколичественные химические или спектрографические экс- пресс-анализы. При взгляде на обнажение неизбежно запечатлеваются рас- положение, сочетание, степень концентрации полезных и сопут- ствующих им минералов. Все эти наблюдения в виде геологи- ческой документации закрепляются на бумаге и служат важнейшим основанием для оценки качества полезного иско- паемого в той или иной части эксплуатационного участка. Однако полностью и с достаточной достоверностью устано- вить минеральный состав полезного ископаемого в обнаже- нии не удается прежде всего из-за недостаточной освещенности в подземных горных выработках, а также вследствие труд- ности определения многих минералов на глаз в их мелких выделениях даже при дневном свете в карьере открытых ра- бот. Поэтому обязательной операцией при минералогических исследованиях является отбор образцов в подготовительных и очистных выработках, которые затем изучаются при помощи микроскопа и ряда качественных химических реакций в лабо- ратории. В результате макроскопических наблюдений в обнажениях и лабораторных минералогических исследований удается доста- точно точно установить минеральный состав полезного ископае- мого и выделить ассоциации минералов или иные качественные признаки, характерные для различных частей эксплуатацион- ного участка. 391
Если тело полезного ископаемого или группа тел отли- чается неоднородностью качества, то уже при минералогиче- ских исследованиях бывает возможно наметить сорта руд на основании природных различий полезного ископаемого. Обычно выделение сортов руд производится по следующим показате- лям или по одному из них: 1) по концентрации полезного компонента, позволяющей разделять руды на «богатые» и «бедные»; 2) по соотношению нескольких полезных компонентов и со- ответственно по различному минеральному составу, как, на- пример, подразделение полиметаллических руд на свинцовые, цинковые, свиицово-цинковые, медио-ципковые; 3) по различным минеральным формам одного и того же полезного компонента, что имеет место при развитой зоне окис- ления ряда месторождений (галенитовые и церусситовые руды) или при существенно различной крупности минеральных выделений (слюды крупнокристаллические и мелкокристалли- ческие) . Для углей критериями выделения сортов служат одни ка- чественные показатели, для строительных материалов — другие. Но тем не менее минералогические признаки, выявляе- мые углепетрографическими или другими методами минерало- гического анализа, всегда служат важным показателем для отнесения полезного ископаемого к тому или иному сорту. Разу- меется, окончательное выделение сорта полезного ископаемого, кроме минералогических исследований, в большинстве случаев подтверждается химическими анализами и соответствующими технологическими испытаниями проб. Когда месторождение сложено разнообразными перемежа- ющимися с полезным ископаемым горными породами (слоями, дайками изверженных пород и т. п.) и контакты залежей весьма извилисты, приходится более внимательно изучать вмещающиеся породы и те, которые заключены внутри за- лежей. Это необходимо делать прежде всего ввиду неизбежного разубоживания добытого минерального сырья, в котором будут присутствовать вмещающие горные породы, так или иначе влияющие на технологию его переработки и качество. Если воз- можна сортировка добытого минерального сырья с целью от- деления основной массы пустых пород (подземная или на по- верхности), необходимо установить для этого надежные отличи- тельные признаки с тем, чтобы каждый занятый на сортировке рабочий мог различать полезное ископаемое и пустую породу. На многих месторождениях характер вмещающих горных пород служит направляющим признаком при проведении и оценке данных разведочных и подготовительных выработок. Породы, подстилающие или перекрывающие продуктивный пласт или слагающие висячий и лежачий бока жилы, обладая заметными различиями, позволяют правильно вести соответствующие раз- ведочные, подготовительные и очистные выработки. Поэтому 392
при изучении и характеристике вмещающих горных пород необ- ходимо их достаточно выразительное микроскопическое описа- ние с подбором типичных образцов в эталонную коллекцию геологической службы предприятия. Такие признаки, как цвет, текстура, крепость, объемная масса, характерные минеральные выделения и другие показатели, должны быть тщательно опи- саны и отражены в наглядных пособиях. Приуроченность тел полезных ископаемых к определенным горным породам позволяет прослеживать эти тела в процессе эксплуатационной разведки и находить смещенные их части. Изменения вмещающих пород, сопутствующие залежам полез- ных ископаемых, нередко оказываются надежным признаком близости промышленной залежи. Так, для большинства суль- фидных месторождений редкая вкрапленность сульфидов может указать на приближение к рудному телу; вкраплен- ность пирита во вмещающих осадочно-метаморфических или изверженных породах часто указывает на присутствие вблизи золоторудных кварцевых жил; грейзенизация гранитоидов приводит к обнаружению оловорудных или вольфрамитовых жил; скарнирование карбонатных горных пород сопутствует шеелитовым, полиметаллическим, медным и некоторым редко- метальным рудным телам. Ввиду этого большое значение при- обретают минералогические и петрографические исследования вмещающих горных пород при помощи микроскопа и химиче- ских анализов. Различия в гранулометрической характеристике россыпей или различных частей одной россыпи весьма важны для вы- явления обогащенных участков («струй») и установления над- лежащей схемы промывки песков. В россыпях с хорошо рас- сортированным материалом наибольшие концентрации полез- ных минералов обычно отмечаются в участках или прослойках песков с определенной крупностью зерен. Следовательно, для успешного направления разведочно-эксплуатационных вырабо- ток и установления рациональных их пределов на каждом участке отработки необходимо выяснение закономерностей рас- пределения полезных компонентов россыпи в связи с ее грануло- метрическим составом в различных частях. Знание грануломет- рических особенностей фракции песков, с которой связаны про- мышленные содержания ценных минералов, необходимо и для правильной организации промывки этих песков. Особенности геологической документации, опробования и других исследований в стадию эксплуатационной разведки оп- ределяются главным образом детальностью исследований по сравнению с предшествующими и специфическими задачами, связанными с добычей и первичной обработкой полезного ископаемого. При эксплуатационной разведке требуется значительно больше всякого рода зарисовок и описаний по сравнению с та- ковыми до эксплуатации месторождения, так как число подзем- 393
ных горных выработок или обнажений на открытых раз- работках сильно возрастает и обнаруживаются многие детали строения месторождения, ранее скрытые от разведчика. На металлических рудниках при документации наибольшее внима- ние уделяется структурным элементам — простиранию и паде- нию пластов, жил, трещин, сбросов и надвигов; обломки руд- ных минералов в трещинах, брекчии, борозды и царапины, глинка трения должны быть тщательно зафиксированы. Все контакты между различными горными породами и рудными те- лами наносятся с предельно доступной точностью, так как от этого зависит правильность или ошибочность представлений о формах рудных тел и их взаимоотношениях с вмещающими породами. Весьма важны наблюдения за изменением мине- рального состава рудных тел или вмещающих горных пород, отраженные в геологической документации. Геологическая до- кументация в период эксплуатационной разведки вместе с уве- личением ее объема может быть и несколько упрощена по сравнению с предшествующими периодами. Так, если наблю- даемая трещиноватость пород или какие-то минеральные вы- деления не имеют значения для решения задач эксплуатации месторождения, то они могут и не фиксироваться. Сводная гео- логическая документация подземных разведочно-эксплуата- ционных выработок представлена обычно погоризонтными планами и разрезами, отстоящими друг от друга на небольших расстояниях. Такие горизонтальные и вертикальные сечения эсплуатационного участка составляются в масштабах от 1:500 до 1:100. Главная особенность документации при эксплуатационной разведке заключается в необходимости проводить ее в очист- ных выработках. Это вызывается прежде всего задачей наи- более эффективного проведения самой очистной выработки. Кроме того, данные по выработанному пространству освещают перспективу в смежных частях эксплуатационного участка. Приемы документирования могут быть различны в зависимости от применяемых систем разработки месторождения. Непосред- ственные наблюдения и достаточно полная геологическая до- кументация возможны при системах с мелкошпуровой отбойкой полезного ископаемого или там, выработанное пространство поддерживается временной крепью. Системы же подэтажных штреков, системы с отбойкой минными камерами и подэтаж- ного обрушения и т. п. не позволяют проводить зарисовку и описание всего выработанного пространства. Поэтому в таких случаях приходится ограничиваться данными подготовитель- ных выработок и некоторыми косвенными показателями, как, например, шлам из взрывных скважин. Документация открытых очистных выработок (карьеров) проводится по уступам. Зарисовка делается в виде развертки стенки уступа на вертикальную плоскость. Последовательное документирование уступов позволяет в результате составить 394
эксплуатационно-разведочный план карьера (рис. 151), кото- рый пополняется и соответственно претерпевает изменения по мере отработки месторождения. При документации выработанных пространств на россып- ных месторождениях кроме бортов эксплуатационных разрезов большое внимание должно быть уделено плотику россыпи, так как в нем могут оказаться «карманы» с богатыми скоплениями ценного минерала, а также ввиду возможности обнаружения под рыхлыми отложениями выходов коренных месторождений. Документацию плотика россыпи следует вести сразу же вслед за отработкой участка или его части как в очистных, так и в подготовительных выработках. Опробование в процессе эксплуатационной разведки стано- вится работой, значительно большей по своему объему по сравнению с предшествующим периодом разведки, так как приходится отбирать множество проб различного назначения. Взятие проб в горных выработках и буровых скважинах на эксплуатационных участках, их обработка и испытания прин- ципиально не отличаются от аналогичных операций до эксплуа- тации месторождения. Основная специфика эксплуатационного опробования состоит в том, что в этот период опробуются очист- ные выработки и массы добытого минерального сырья на пути от места его добычи до потребителя или до перерабатываю- щего предприятия. Опробование в очистных выработках преследует три цели: 1) подсчет запасов, остающихся в отрабатываемых блоках или на уступах карьера, по некоторым периодам выемки полезного ископаемого; 2) определение потерь и степени разубоживания полезного ископаемого при добыче; 3) текущий контроль каче- ства добываемого полезного ископаемого. Первый этап опробования для подсчета запасов полезного ископаемого вызывается необходимостью периодического сос- тавления баланса запасов и добычи к началу каждого эксплуа- тационного периода — квартала, полугодия, года. При этом должны опробоваться очистные забои по всей площади их обнажения. Данные опробования забоя очистной выработки вместе с данными опробования в обрамляющих подготовитель- ных выработках позволяют довольно точно подсчитать оста- вшиеся в блоке запасы. Расстояния между пробами и число проб определяются по общим правилам методики разведки в зависимости от изменчивости свойства тела полезного иско- паемого в пределах эксплуатационного блока. Опробование для определения потерь и разубоживания по- лезного ископаемого включает в себя все те операции, которые производятся при изучении качества полезного ископаемого для подсчета его запасов в эксплуатационном блоке (на уступе), и, кроме того, обычно требует еще некоторых дополни- тельных проб в очистных выработках, в местах образования потерь (стенках камер, целиках); проводится систематическое 395
Рис. 151. План карьера па железорудном месторождении (по М. Н. Аль- бову). /— магнетитовые руды с содержанием железа более 45%; 2—4 — магнетитовые скариы с содержанием железа: 2 — 30—40 %; 5 — 20—30%. 4—15—20%; 5 — безрудные скарны; 6 — сиениты рудовмещающие; 7 — сиениты зернистые; 8 — устья разведочных скважин колонкового бурения; 9 — горизонтали поверхности, м 396
Таблица 33 Число проб на блок размером 40X60 м (по Н. В. Барышеву) Равномерность распре- деления металла по коэффициенту вариации гс, % Группы месторождений Общее число индивидуаль- ных проб в очистном пространстве Число объеди- ненных проб Равномерное, Vc до 40 Многие месторождения осадоч- ного происхождения: угля, стройматериалов, фосфоритов, солей, серы, глин, каолинов, железных и марганцевых руд, бокситов и т. д. 20—100 10—25 Неравномерное, Vc от 40 до 100 Месторождения главным обра- зом магматического цикла — гидротермальные, контактовые и замещения: большинство мед- ных и полиметаллических, не- которые месторождения нике- ля, вольфрама, молибдена, зо- лоторудные 100—320 25—Э Весьма неравномер- ное. V’f от 100 до 150 Месторождения того же цикла, что и предыдущие: некото- рые полиметаллические, многие месторождения олова, вольфра- ма, молибдена и других редких металлов, а также золоторуд- ные 320—450 30—40 Крайне неравномер- ное, Vc более 150 Месторождения того же цикла, что и предыдущие, — неболь- шие месторождения редких металлов и золота 450—600 40—50 опробование руды и на пути ее следования от очистной выработки до поверхности (в навале отбитой руды, вагонетках, бункерах на поверхности). Общее количество проб с эксплуата- ционного участка зависит от степени равномерности качества полезного ископаемого, ожидаемого в пределах эксплуатацион- ного блока (уступа). Число индивидуальных проб в ней уста- новлено из опыта для рудных тел малой и средней мощности, по которым каждая бороздовая проба полностью пересекает тело. Для тел большой мощности (более 10 м) число индиви- дуальных проб возрастает ввиду разделения каждого разве- дочного пересечения на секции. Тогда необходимое количество индивидуальных проб п' определяется по формуле где п — число проб (по табл. 33); у— отношение средней мощ- ности опробуемого тела к средней длине секции пробы; б — от- 397
ношение коэффициентов вариации аналогичного месторождения малой мощности к коэффициенту вариации опробуемого место- рождения большой мощности. При небольших колебаниях содержания полезного компо- нента во вмещающих породах достаточно в каждом эксплуата- ционном блоке взять 15—20 равномерно расположенных проб из боковых пород. При значительных колебаниях содержаний и при нечетких контактах число их должно определяться в каж- дом случае в индивидуальном порядке. Вторым этапом опробования для определения потерь и ра- зубоживания является опробование добытой массы минераль- ного сырья. В зависимости от системы разработки пробы мо- гут отбираться или непосредственно в очистных выработках (в камерах, магазинах), или из вагонеток при перевозках. Из навала отбитого минерального сырья пробы целесообразно от- бирать способом вычерпывания. В вагонетках пробы можно брать из нагруженной массы в трех—пяти местах по 0,5—1 кг в каждом. Обычно пробы руд с равномерным содержанием бе- рутся с каждой десятой вагонетки, с неравномерным — с каж- дой пятой или третьей. Все единичные пробы объединяются в суточные и недельные, которые и анализируются отдельно по каждому эксплуатационному блоку. Сопоставление результатов опробования в очистных и под- готовительных выработках с результатами опробования добы- того минерального сырья и вычисления по уравнению баланса запасов и добычи, как было указано выше, может дать доста- точно правильное представление о фактических потерях и ра- зубоживании полезного ископаемого, если все измерения и ана- лизы выполнялись тщательно. Текущей контроль качества добываемого полезного иско- паемого, необходимый для обеспечения устойчивой работы перерабатывающего предприятия (обогатительной фабрики, завода) или непосредственного потребителя минерального сырья (тепловой электростанции, цементного завода), обычно может основываться на тех же пробах, которые берутся для определения потерь и разубоживания. В таких случаях из су- точных проб составляются недельные, месячные, квартальные объединенные пробы, характеризующие среднее качество добы- ваемого минерального сырья по всему горному предприятию. В зависимости от величины колебаний качества сырья прини- маются меры по его поддержанию на требуемом уровне путем соответствующего смешения руд из разных эксплуатационных блоков, например, более богатых и менее богатых. В некоторых случаях для контроля текущей добычи приходится прибегать к отбору специальных проб. В случае селективной выемки полезного ископаемого бывают целесообразны специальные контрольные пробы из добытой массы полезного ископаемого и различных его сортов еще на руднике, до приемного пункта продукции горнодобывающего предприятия. *398
Различные виды полезных ископаемых вызывают и раз- личия в эксплуатационном опробовании. Например, при раз- работке россыпей опробованию подвергаются не только пески, но и торфа в процессе вскрышных работ, а также плотик после выемки песков. В зависимости от целевого назначения опробо- вание россыпей подразделяется на оперативное, систематиче- ское и специальное. Задачей первого является ориентировоч- ное определение содержания полезных компонентов по раз- резу россыпи на том или другом эксплуатационном участке — в литологически различных отложениях, в плотике, бортах. На основании этого опробования направляются подготови- тельные и очистные выработки и ориентируются дражные ходы. Систематическое опробование уточняет эксплуатацион- ные контуры и является основанием для наиболее точного учета запасов песков, подлежащих выемке; оно дает воз- можность контролировать качество работы промывочных или обогатительных агрегатов и определять потери и разубожива- ние добываемого минерального сырья. Специальное опробова- ние проводится с целью изучения некоторых важных свойств россыпи — гранулометрического состава песков, коэффициента разрыхления, льдистости и т. п., а также для контроля предшествующего опробования, что особенно важно при весьма неравномерном распределении полезных минералов в песках. Для россыпей с очень малыми концентрациями по- лезных минералов предпочтительными являются пробы воз- можно большей массы. Так, при разработке алмазоносных россыпей рекомендовано определять объем пробы в зависи- мости от средней массы кристаллов алмаза d, выявленного по данным предшествовавших разведок, и среднего содержания алмазов в кубическом метре песков с. Необходимый объем пробы (в м3) вычисляется по формуле Р = К~. с Для богатых россыпей К принимается равным примерно 5, а для средних концентраций — 3. Эксплуатационное опробование дражного полигона произ- водится автоматически, в частности пневматическим пробоот- борником, отсекающим необходимое количество материала, поступающего из завалочного люка в промышленное устрой- ство. На горном предприятии различного рода отвалы, в том числе и содержащие значительные количества полезных ком- понентов в составе минеральных масс, которые оказались обо- гащенными этими полезными компонентами при добыче и транспортировке минерального сырья или представляющими собой руду, считавшуюся в прежнее время забалансовой. Эти отвалы время от времени подвергаются опробованию. Отвалы, не имеющие качественной характеристики, опробуются как массы добытого минерального сырья по той или другой сетке в зависимости от степени однородности материала. Иногда 399
Рис, 152. Расположе- ние опережающих гид- рогеологических сква- жин (по Д. И. Ще- голеву). для оценки старых сильно слежавшихся отвалов на них про- изводится бурение скважин по редкой сети или проведение ка- нав и шурфов для взятия проб. Гидрогеологические и инженерно-геологические исследова- ния в период эксплуатации месторождения подчинены идее наиболее детального выяснения обводненности на разных участ- ках объекта, а также физико-механических свойств по- лезного ископаемого и вмещающих горных пород, которые имеют большое значение для решения задач эффективной от- работки месторождения. В то же время на эксплуатируемом месторождении в большинстве случаев нет специализирован- ных гидрогеологической и инженерно-геологической служб, и повседневное решение частных гидрогеологических и инже- нерно-геологических вопросов лежит на рудничных, шахтных, промысловых геологах. Главной задачей гидрогеологических исследований на дей- ствующем горном предприятии является выяснение и прогно- зирование обводненности объекта эксплуатации, измеряемой ко- личеством воды, поступающей или могущей поступать в гор- ные выработки. Обводненность зависит от многих причин: климата, рельефа поверхности, степени проницаемости окру- жающих горных пород тектонических нарушений. Все эти факторы должны учитываться при проходке подготовительных и очистных выработок как на подземных, так и на открытых работах. Один из эффективных приемов предупреждения про- рыва в горную выработку больших количеств подземных вод или песков-плывунов состоит в бурении опережающих скважин (рис. 152), которые исключают катастрофические притоки вод. Инженерно-геологические исследования на эксплуатацион- ных участках сводятся к определению ряда физических свойств горных пород и полезного ископаемого. Определение крепости пород является повседневной обязанностью геоло- гической службы. Крепость выражается через те или иные по- казатели податливости горной породы при проведении вы- работки или при бурении скважины; она зависит от твердости, вязкости, пористости, трещиноватости и других свойств по- роды, но не тождественна ни одному из них. Выяснение 400
Таблица 34 Сравнительная таблица крепости горных пород по их категориям (по нормативам Министерства геологии СССР) Характеристика горных пород Категории крепости шкала для вращатель- ного бурения шкала для горнопро- ходческих работ Рыхлые и слабосвязанные: пески, гравий, лёсс, су- глинки, галечники, соли, торф I—IV I—IV Мягкие: алевролиты, мел, доломиты и известняки, гипс, угли V—VI V—VII Плотные известняки, доломиты, мергели, лимони- ты, туфы и др. VII VIII—IX Выветрелые граниты: глинистые, серацитовые сланцы, апатиты; сульфидные руды VIII X—XI Интрузивные крупнозернистые, затронутые выве- триванием: граниты, диориты, дуниты, липариты, базальты; бокситы IX XII—XIII Плотные изверженные: гранодиориты, амфиболиты, габбро-андезиты; кварциты; роговики; скарны X XIV—XVI Мелкозернистые, очень плотные породы: порфиры, порфириты, грейзены, роговики; кварц жильный XI XVII—XVIII Сливные кварциты; стекловидные лавы; гнейсы; яшмы XII XIX—XX крепости весьма важно, так как производительность труда на бурении и проходке горных выработок непосредственно за- висит от нее. Наиболее достоверным способом определения крепости является опыт бурения для проходки выработок с хронометражем этих процессов. Для ориентировочных рас- четов применяется метод аналогии на основании соответству- ющих шкал крепости (табл. 34). Коэффициент разрыхления Крз представляет собой отношение объема отбитого полезного ископаемого или горной породы Ут к объему этого же количества полезного ископае- мого или горной породы в целике Кц: КРЗ=Ут/Уц. Гранулометрический состав рыхлых горных пород или кустоватость отбитой горной массы определяется соотно- шениями частиц и кусков по различным фракциям. Это соотно- шение важно для установления наиболее эффективного способа выемки полезного ископаемого и для технологии переработки минерального сырья. Кроме того, гранулометрический состав определяет ту или иную оценку гидрогеологических и инженер- но-геологических условий отработки россыпных месторождений. Наиболее распространеннь^м способом выяснения грануломет- рического состава природной рыхлой или отбитой массы по- лезного ископаемого и горных пород служит ситовый анализ. Устойчивость горных пород и полезного иско- паемого при отработке имеет большое значение для темпов проведения и качества подготовительных и очистных выработок 401
Таблица 35 Предельная высота уступа и угол устойчивого его откоса (по Е. Ф. Шишко) Характер горных пород Предельная высота уступа, м Угол устойчивого откоса, градус Скальные слаботрещиноватые: изверженные Не ограничена 70—80 осадочные То же 50—60 Полускальные и сухие песчаники 25—30 40—50 Песчано-глинистые и глинистые 25—30 30—40 на эксплуатационных участках. Как в подземных выработках, так и в карьерах имеют место различного рода нарушения уста- новившегося равновесия в пределах участка земной коры, вскрываемого горными выработками: оползни, обвалы, пучение, которые затрудняют добычу полезного ископаемого. Для определения условий безопасности ведения горных работ в карьерах применяются расчетные методы, учитыва- ющие зависимость высоты откоса (уступа, борта разреза и т. п.) от сцепления частиц породы, выражаемого через угол внутреннего трения при различных углах откоса. Расчетные методы всегда должны быть подтверждены опытом, и на осно- вании этого возможны рекомендации предельных значений вы- соты откоса и его угла, как например, рекомендации об отко- сах рабочих уступов карьеров (табл. 35). Допустимые размеры обнаженных поверхностей в под- земных горных выработках зависят от свойств и элементов залегания горных пород и от величины горного давления в дан- ном участке. Для расчета величины горного давления, степени устойчивости кровли выработки, ее стенок и почвы применя- ются эмпирические формулы, рассматриваемые в специальных курсах по горному делу. Сотрудники геологической службы горного предприятия должны быть достаточно хороню знакомы с этими элементами горной науки, чтобы решить за- дачу по оценке устойчивости горных пород на участках, под- готавливаемых к эксплуатации. При этом важно предвидеть возможную деформацию поверхности над развитой системой подземных выработок, которая тем больше проявляется, чем ближе подземные выработки к дневной поверхности. На- пример, зависимость амплитуды оседания поверхности от глу- бины разработок угольных пластов в Донбассе и их мощности (по Д. А. Казаковскому): Наибольшее оседаине поверхности (в % от выемочной мощности пласта) 59 44 43 36 Глубина разработки. м 50—100 100—200 200—300 300—400 402
ДОРАЗВЕДКА ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Месторождения полезных ископаемых, особенно крупные и сложные, детально разведываются перед началом их эксплуа- тации лишь частично, обычно на тех участках, которые более доступны и выгодны для отработки в первую очередь. Поэтому в большинстве случаев одновременно с эксплуатацией место- рождения проводится его доразведка, которую выполняет или геологическая служба горного предприятия (промразведка), или специальная геологоразведочная партия по договору с эксплуатационным предприятием. Целью доразведки месторождения является перевод запа- сов полезного ископаемого, выявленных в стадию предвари- тельной разведки, в промышленные категории для выделения новых эксплуатационных участков. В то же время на ранних стадиях изучения месторождения часто остаются невыявлен- ными промышленные тела полезного ископаемого на флангах и глубинах за пределами достаточно хорошо изученной части месторождения. Поэтому в процессе доразведки возможен при- рост запасов полезного ископаемого в неучтенных ранее за- лежах или их частях. Таким образом, части месторождения, изученные недоста- точно в период, предшествующий его эксплуатации, подвер- гаются дополнительному изучению прежде, чем они вступят в стадию эксплуатационной разведки. Чем крупнее место- рождение и чем оно сложнее, тем больше слабо изученных его частей остается к началу эксплуатации. В общем случае эксплуатация месторождения начинается при степени его изу- ченности, выражаемой суммой категорий запасов полезного ис- копаемого, подсчитанных на этом месторождении: А + В + + С] + С2. Участки месторождения, на которых в период, предшествую- щий отработке месторождения, подсчитывались запасы кате- гории В, обычно заключаются в эксплуатационный контур без дополнительных исследований и на них проводится эксплуата- ционная разведка в процессе подготовки эксплуатационных блоков к отработке. Участки с запасами категории С] требуют более или менее значительных дополнительных исследований, а участки с запа- сами категории С2 должны пройти весь процесс разведки, осо- бенно те из них, которые представляют собой подсчетные блоки экстраполяции без разведочных пересечений («подве- шенные»). На участках с запасами категории Ci проводятся более интенсивные исследования при помощи некоторого сгу- щения разведочной сети, дополнительных технологических ис- пытаний и горнотехнических изысканий. При этом возможны два варианта доразведки таких участков: первый выражается в нормальной последовательности ведения разведочных работ, когда на участке вначале сгущается сеть до степени, необходи- мой для подсчета запасов по категории В, а затем выделя- 403
ются эксплуатационные блоки, в пределах которых осуществ- ляется эксплуатационная разведка с переводом запасов в ка- тегорию А (последовательность Ci — В — А); второй вариант состоит в том, что участки, обладающие запасами категории Ci или С2 переводятся в категорию В, т. е. эксплуатационные блоки, выделяемые на запасах категории Ci или С2, изучаются с детальностью, необходимой для их отработки (последова- тельность С —В). Первый вариант целесообразен на крупных месторожде- ниях, разведка которых производится по частям, как, на- пример, по этажам на глубину зоны или по отдельным шахт- ным полям единого угольного бассейна. Второй вариант харак- терен для небольших и сложных месторождений, разработка которых начинается при степени разведанности по сумме ка- тегорий Ci + C2. К их числу относятся жильные месторожде- ния цветных и редких металлов. Доразведка участков месторождений, обладающих запа- сами категории С2, подобна разведке новых объектов. По- скольку такие участки очень слабо изучены и некоторые из них могут оказаться частично или полностью непромышлен- ными, то прежде чем ставить на них детальные исследования, необходима предварительная их оценка. Это особенно необхо- димо тогда, когда участки с запасами категории С2 имеют крупные размеры и пространственно обособлены. Следова- тельно, весьма слабо изученные участки эксплуатируемого месторождения, обладающие запасами категории С2, сначала должны быть разведаны с детальностью, позволяющей осуще- ствить перевод возможных запасов в первую промышленную категорию Ct. Далее доразведка этих участков может проис- ходить по одному из описанных выше вариантов. Итак, доразведка месторождения заключается в постепен- ном, все более детальном исследовании слабо изученных частей месторождения, на котором уже ведется отработка. Процесс доразведки участков и последующей эксплуатацион- ной их разведки отражает реализацию принципов разведки ме- сторождений полезных ископаемых. В итоге разведки месторож- дения, предшествующей эксплуатации, доразведки его в период отработки и последующей эксплуатационной разведки дости- гается предельно возможная полнота изучения месторождения. В период отработки залежей полезных ископаемых каждая из них исследуется исключительно равномерно и, таким образом, все месторождение оказывается в конце концов изученным весьма равномерно в соответствии с его природными особен- ностями. Принцип наименьших затрат ограничивает беспре- дельные возможности сгущения разведочной сети минимально необходимым числом разведочных пересечений (проб) при эксплуатационной разведке в каждом блоке. Существенным отличием доразведки месторождения от его предварительной и детальной разведки (до начала отработки) 404
является возможность определения оптимальных плотностей разведочных сеток по каждому участку доразведки на основа- нии опыта предшествовавших разведочных и эксплуатацион- ных работ. Во многих случаях при этом возможно разрежение ранее применявшихся разведочных сетей, что особенно важно при переходе к изучению глубинных частей месторождения, где затраты на проведение разведочных выработок заметно возрастают. Поскольку на верхних горизонтах месторождения, уходящего на большие глубины, в период детальной разведки и эксплуатации достаточно хорошо изучены геологические осо- бенности месторождения — структура вмещающей толщи гор- ных пород, вещественный состав и формы залежей полезного ископаемого и их изменчивость, повторно изучать все эти свойства месторождения на глубине с той же детальностью нет необходимости. Следовательно, уже поэтому можно сократить до минимума число необходимых разведочных пере- сечений, проб и других исследований в глубинных частях месторождения, если там нет резких изменений вещественного состава или форм залежей полезного ископаемого. Такого же рода соображения справедливы и в отношении других не- глубинных частей месторождения, которые были слабо изу- чены до начала отработки. Таким образом, порядок проведения работ в отношении последовательного сгущения сети наблюдений на участках до- разведки остается примерно таким же, каким он предусмат- ривался до начала отработки месторождения при его предва- рительной и детальной разведке, но плотности разведочных се- ток на участках доразведки могут быть иными, в большинстве случаев целесообразны сети более редкие. Крупные железоруд- ные месторождения, например криворожские, разведываются детально по частям — детальная разведка на верхних горизон- тах служит основанием для проектирования и строительства предприятия, после ввода в эксплуатацию которого проводится детальная разведка для второй, третьей очереди и т. д. На эксплуатируемом месторождении расположение и густота сети разведочных выработок на новом, более глубоком горизонте устанавливаются с учетом данных отработки верхней части за- лежи. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ При отработке месторождения, когда наиболее полно рас- крываются структурно-морфологические особенности залежей и свойства полезного ископаемого, появляются новые данные для промышленной его оценки. Основными материалами, поз- воляющими выполнить оценку месторождения или его части на каждом этапе последовательной эксплуатации, служат данные оперативного учета запасов полезного ископаемого в недрах и периодически составляемый баланс добычи и прироста запасов. 405
Оперативный учет недр проводится на эксплуатационных участках с целью текущего планирования работы горного предприятия. В нем отражаются количества запасов полезного ископаемого, подготовленного к добыче на каждом участке, и фиксируется его выемка за каждый производственный цикл. Длительность производственного цикла и его пространствен- ные границы зависят от системы разработки, применяемой в каждом конкретном случае. В одних случаях это небольшие ленты вдоль очистного забоя при системах с магазинирова- нием, в лавах или при системах слоевого обрушения. В других случаях цикл охватывает эксплуатационный блок больших размеров при системе блокового обрушения или при отрыве целого уступа в открытом карьере. Следовательно, оператив- ный учет запасов полезного ископаемого касается только их части, находящейся в пределах эксплуатационных участков. Он обосновывается геологической документацией, опробова- нием и маркшейдерскими измерениями в подготовительных и очистных выработках. Все эти данные в совокупности дают геологу наиболее точные сведения о добытых количествах минерального сырья, степени его разубоживания и об остающихся еще не выну- тыми запасах полезного ископаемого в каждый момент завер- шения очередного цикла добычи. Единицей учета может быть отдельный добычной цикл или несколько циклов, охватываю- щих эксплуатационный блок или подэтаж, часть уступа или весь уступ в карьере. Период учета зависит от установленных на предприятии сроков оперативной отчетности. Чаще всего периодом оперативного учета является месяц. Формой оперативного учета служит паспорт каждого очист- ного блока при подземных разработках или уступа при откры- тых работах. Паспорт представляет собой бланк, в который заносятся основные результаты измерений и анализов проб, вычисленных количеств запасов и добытого минерального сырья, и чертеж, на котором показаны результаты детальной документации подготовительных и очистных выработок и границы каждого цикла выемки полезного ископаемого. При- мер паспорта на подземных разработках месторождений по- лезных ископаемых показан на рис. 146. Паспорта очистных блоков (уступов) служат основанием для составления ежемесячных планов добычи полезного иско- паемого, поскольку в них указаны запасы полезного ископае- мого, остающегося невынутым, с весьма подробной их харак- теристикой по данным эксплуатационной разведки. Баланс добычи и прироста запасов полезного ископаемого на действующем горном предприятии составляется периоди- чески, так как величина запасов изо дня в день меняется в ре- зультате отработки месторождения и его доразведки. На участках, которые подвергаются отработке, запасы уменьша- ются. На других участках, где производится доразведка, про- 406
исходит уточнение величины запасов в связи с переводом их в высшие категории. При этом может также произойти умень- шение величины ранее подсчитанных запасов, но в боль- шинстве случаев последние возрастают в связи с тем, что об- наруживаются новые, не учтенные прежде залежи полезного ископаемого, расширяются границы известных залежей или возрастают значения их средних параметров (мощностей, со- держаний полезных компонентов). Обычно на месторождениях в начальный период их отработки сумма запасов полезного ископаемого не только не уменьшается, но значительно увели- чивается ввиду их приращений на участках доразведки, в не- сколько раз больших, чем добывается полезного ископаемого в то же время. На любом действующем горном предприятии геологическая служба ведет постоянные наблюдения за много- образными изменениями запасов полезного ископаемого в нед- рах, отражая, как правило, ежегодно сложную картину убыли и прибыли запасов в балансе добычи и прироста запасов. Баланс добычи и прироста запасов полезного ископаемого, получаемый от каждого горного предприятия, составляет основу общегосударственного учета движения запасов на дей- ствующих горных предприятиях. Он составляется по единой форме Центрального статистического управления СССР. В этой форме показываются запасы полезного ископаемого на 1 января истекшего года, изменение запасов в результате го- довой добычи, потери при добыче, изменение запасов за счет доразведки и уточнения их величины на эксплуатационных участках, в итоге указываются запасы на 1 января наступив- шего года. Чтобы получить цифры, заносимые в форму баланса, при- ходится неоднократно проверять и анализировать исходные, данные, определение которых связано с большими трудно- стями. Чтобы баланс был достаточно близким к действитель- ному положению, необходимо иметь надежные сведения по каждому участку и сорту полезного ископаемого. Как уже было указано, определение потерь при отработке полезного ископаемого является задачей нелегкой. Следует иметь в виду, что к потерям относятся лишь те части запасов, которые ос- таются в недрах в пределах отработанных участков и не могут быть извлечены до конца отработки месторождения. Часть же остающихся в эксплуатационных блоках запасов не относится к потерям, так как должна быть извлечена после отработки всего месторождения. Поэтому потери, ежегодно показывае- мые в балансе, условны. Изменения в результате доразведки вызывают необходимость выполнения локальных подсчетов и пересчетов запасов. При этом к изменениям в результате пере- счета относятся только запасы, уточненные дополнительными разведочными работами в пределах ранее оконтуренных бло- ков. В процессе составления баланса выясняются и оформля- ются соответствующими актами количества добытого полез- 407
ного ископаемого, эксплуатационные потери, зависящие от принятой системы разработки; некондиционные по качеству или по мощности массы полезного ископаемого, запасы, остав- ленные в охранных целиках по горнотехническим или гидрогео- логическим соображениям. С течением времени отвалы прежде некондиционного мине- рального сырья — бедных руд, высокозольных углей на неко- торых горных предприятиях — могут оказаться пригодными для промышленности в связи с новыми потребностями или вследст- вие усовершенствования технологии переработки минерального сырья. Поэтому при составлении очередного баланса добычи и прироста запасов полезного ископаемого в него включаются запасы минерального сырья в отвалах, пригодные для промыш- ленного использования. Баланс добычи и прироста запасов полезного ископаемого на действующем горном предприятии является тем документом, который дает возможность оценивать перспективу отработки месторождения, планировать его деятельность на будущее и решать вопросы доразведки месторождения. Перспективу гор- ного предприятия можно считать хорошей лишь тогда, когда оно обеспечено достаточным количеством разведанных и подготов- ленных к добыче запасов полезного ископаемого. В зависимо- сти от характера месторождения и спроса на минеральное сырье минимальное количество запасов, подготовленных к отра- ботке, должно соответствовать годовой или полугодовой про- изводительности рудника (шахты, прииска). Разведанные же запасы должно гарантировать деятельность предприятия в тече- ние нескольких лет. Переоценка месторождения или его частей в процессе экс- плуатации происходит вследствие того, что первоначальные представления о нем почти всегда уточняются и изменяются по мере более глубокого изучения и проведения более детальных разведочных работ. Так, на эксплуатационных участках, вскры- ваемых горными выработками, появляются новые данные о кон- турах залежей, расширяющие или сокращающие размеры экс- плуатационных блоков по сравнению с теми, которые были на- мечены по предполагавшимся контурам залежи на основании интерполяции или экстраполяции данных редкой разведочной сети. Следовательно, количество полезного ископаемого в дейст- вительности окажется большим или меньшим по сравнению с подсчитанным по данным разведки, предшествующей эксплуа- тации. Качество полезного ископаемого на эксплуатационном уча- стке может оказаться также отличным от прежних представле- ний о нем, полученных из материалов разведки до отработки месторождения. Особенно значительными могут быть отклоне- ния качественных показателей от ранее установленных на ме- сторождениях с высокой изменчивостью качества полезного ис- копаемого. Таким образом, с началом отработки месторожде- 408
ния при проведении подготовительных и очистных выработок по- вседневно производится текущая переоценка частей месторождения. Когда в процессе доразведки эксплуатируемого месторожде- ния находятся новые, ранее не учтенные тела полезного иско- паемого в пределах пространства, занимаемого месторождением, то возрастают общие запасы полезного ископаемого и могут по- явиться новые его качественные характеристики. Это приводит к переоценке месторождения в связи с обнару- жением новых тел полезного ископаемого. С изменениями в технологии переработки полезного ископае- мого или с появлением потребности в новых видах или сортах минерального сырья становится возможным использовать неко- торые новые компоненты добываемого полезного ископаемого или попутно извлекаемые минеральные массы, ранее не считав- шиеся полезным ископаемым. Например, присутствие в рудах прежде не извлекавшихся рассеянных элементов по мере усовер- шенствования металлургического процесса и возникновения по- требности в этих элементах может значительно повысить цен- ность руды. Так, рассеянные в полиметаллических рудах кад- мий, индий, германий и другие редкие элементы существенно повысили ценность тех же полиметаллических руд, когда нача- лось промышленное извлечение рассеянных элементов. В дру- гих случаях промышленное значение месторождения может из- мениться благодаря попутной добыче второго полезного иско- паемого, как, например, черепичной глины на разработках бокситов, строительного материала из надрудной толщи или воды при разработке рудного месторождения в засушливом районе, как это было в период освоения месторождения Мир- галимсай в Казахстане. Таким образом, в результате использования нового полезного ископаемого в пределах комплексного месторождения или из- влечения новых полезных компонентов из руды возникает п е - реоценка месторождения в связи с более полным использованием комплексного минерального сырья. По мере отработки наиболее богатых руд или высококаче- ственных скоплений иного полезного ископаемого при длитель- ном сроке существования горного предприятия совершается по- степенный переход к добыче и переработке менее богатых руд или другого полезного ископаемого уже невысокого качества. В последние десятилетия сильно изменились промышленные условия (кондиции) на руды и нерудное минеральное сырье. Ныне вовлечены в эксплуатацию те части месторождений, ко- торые прежде считались некондиционными и даже вовсе пу- стыми ввиду крайне малого содержания металла во вкраплен- ных рудах или малых размеров кристаллов слюды либо слиш- ком короткого волокна асбеста. По мере снижения кондиций на минеральное сырье размеры промышленных частей месторож- 409
дения становятся большими и, следовательно, увеличиваются запасы полезного ископаемого, а качественная его характери- стика претерпевает существенные изменения. Так происходит переоценка месторождения в связи с измене- нием кондиций. В конечном итоге под влиянием тех или иных причин в пе- риод отработки месторождения возникает необходимость его пе- риодической переоценки. Такая переоценка всегда основывается на двух главных показателях: изменении величины запасов по- лезного ископаемого Z и изменении ценности полезного иско- паемого Ц. В зависимости от увеличения или уменьшения этих величин и определяется промышленное значение частей место- рождения на соответствующем этапе его отработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Альбов М. Н. Опробование месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1975. 2. Аристов В. В. Поиски твердых полезных ископаемых. М., Недра, 1975. 3. Бакиров А. А. и др, Теоретические основы и методы поисков и раз- ведки скоплений нефти и газа. М., Недра, 1976. 4. Грабовников В. А. Геотехнологические исследования при разведке ме- таллов. М., Недра, 1983. 5. Жданов М. Л., Гординский Е. В., Аванесов М Г. Основы промысло- вой геологии газа и нефти. М., Недра, 1975. 6. Каждая А. Б. Поиски и разведка месторождений полезных ископае- мых. Т. 2. Производство геологоразведочных работ. М., Недра, 1985. 7. Каганович С. Я. Экономика минерального сырья. М., Недра, 1975. 8. Коган И. Д. Подсчет запасов и геолого-экономическая оценка руд- ных месторождений. М„ Недра, 1974. 9. Крейтер В. М. Поиски и разведка месторождений полезных ископае- мых. М„ Госгеолтехиздат, ч. 1, 1960, ч. 2, 1961. 10. Поиски н разведка месторождений полезных ископаемых/Е. О. По- гребицкий, С. В. Парадеев, Г. С. Поротов и др. М., Недра, 1977. 11. Правила безопасности при геологоразведочных работах. М., Недра, 1972. 12. Рациональная сеть предварительной разведки/В. И. Бирюков, М. Н. Денисов, Е. К. Казаков и др. М., Недра, 1978. 13. Смирнов В. И. Геологические основы поисков и разведки рудных месторождений. М., Изд-во МГУ, 1957. 14. Сулакшин С. С. Современные способы и средства отбора проб по- лезных ископаемых. М., Недра, 1970. 15. Хрущов Н. А. Методы экономической оценки месторождений твер- дых полезных ископаемых. М., Недра, 1975. 16. Экономика минерального сырья и геологоразведочных работ. М., Недра, 1976.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Аналитический способ 163 Атмогеохимические ореолы 46 Биогеохимические ореолы 46 Благоприятные геологические обста- новки 47 Блок-днаграмма 209 Бортовое содержание 319 Валунно-ледниковый метод 51 Виды распределения 113 — изменчивости 108 Вскрытие выходов 92 Вторичные литогеохимические оре- олы 45 Геоботанический метод 60 Геологические ошибки 323 Геофизические критерии 42 Геохимические критерии 41 — методы 54 — ореолы 44 Гидрогеохимические ореолы 45 Дудки 119 Запасы балансовые 145 — забалансовые 145 Зона окисления 88 Изменчивость формы 115 Истинная мощность 173 Канава 179 Категории запасов 145 Керн 192 Климатические критерии 35 Комплексы поисковых методов 32, 65 Кондиции 318 Коэффициент вероятности 164 — влажности 330 — объемной массы 330 — разрыхления 401 — рудоносности 320, 329 — содержания 329 Литогеохимические ореолы 45 Магматогенные критерии 39 Минимальное содержание 319 Мода 112 Минеральные ореолы 44 Мощность максимальная 320 — минимальная 320 Обломочно-речной метод 52 Объемная масса 324 Оценка выходов 88 Первичные ореолы 44 Плотик 53 Погрешности среднего 111 Разубоживание 375 Растения-индикаторы 61 Рудные столбы 173 Систематические погрешности 267 Случайная погрешность 267 Способ разрежения 162 Среднее квадратическое отклонение Стратиграфические критерии 37 Структура лимонитов 90 — месторождения 71 — рудного поля 71 Структурные критерии 38 Технические ошибки 322 Трубообразное рудное тело 130 Фациально-литологические критерии Фотодокументация 187 Шлих 52 Шлиховый метод 52 Штокверки 79 Шурфы 119
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие........................................................ 3 ГЛАВА 1. Общие сведения............................................. 4 Краткие исторические сведения о поисках и разведке полезных ископа- емых ............................................................. 6 Начала экономики минерального сырья . ............................13 Понятие о промышленных типах месторождений полезных ископаемых 16 Твердые полезные ископаемые.....................................18 Жидкие и газообразные полезные ископаемые.......................26 Принципы поисковых и разведочных работ............................28 ГЛАВА 2. Поиски месторождений полезных ископаемых....................32 Поисковые критерии................................................35 Поисковые признаки................................................43 Методы поисков месторождений полезных ископаемых...................48 Поисково-оценочные работы..........................................70 Крупномасштабные поисково-съемочные работы.......................70 Типы месторождений и геофизические методы, применяемые в про- цессе поисково-оценочных работ.................................78 Основные требования к картографическим материалам..............82 Вскрытие н оконтуривание месторождений..........................84 Геолого-экономическая оценка месторождений, выявленных в процессе поисков ..........................................................98 ГЛАВА 3. Разведка месторождений полезных ископаемых................105 Задачи и основные методы разведки.................................105 Изменчивость свойств месторождений полезных ископаемых .... 107 Коэффициент вариации...........................................109 Коэффициент корреляции.........................................114 Изменчивость формы............................................ 115 Изменчивость качества..........................................116 Прерывистость тел полезных ископаемых............................117 Технические средства разведки .................................. 118 Горные разведочные выработки..................................119 Буровые разведочные скважины .................................123 Геофизические методы . :......................................127 Прослеживание и оконтуривание....................................129 Понятие о системах разведки ....................................135 Некоторые типы буровых систем..................................138 Некоторые типы горных систем...................................140 Некоторые типы горно-буровых систем............................142 Классификация запасов полезных ископаемых.......................144 Классификация запасов твердых полезных ископаемых.............144 Классификация запасов жидких полезных ископаемых..............147 Группировка месторождений полезных ископаемых для целей их раз- ведки ...........................................................148 Стадии разведочного процесса....................................153 Предварительная разведка . . ..................................153 Детальная разведка ........................................... 155 Доразведка месторождения......................................157 Эксплуатационная разведка ................................... 157 Стадии разведки жидких полезных ископаемых....................158 Плотность разведочной сети и достоверность результатов разведки . . 159 Камеральные работы при разведке.................................165 Содержание и порядок проектирования геологоразведочных работ . . 168 413
ГЛАВА 4. Геологическая документация при поисках и разведке . . . .170 Содержание первичной геологической документации....................171 Документация горных выработок и естественных обнажений.............178 Документация буровых скважин.......................................191 Сводная геологическая документация.................................202 ГЛАВА 5. Опробование месторождений полезных ископаемых...............210 Отбор проб твердых полезных ископаемых.............................212 Обработка проб для анализов и испытаний............................235 Испытания проб.....................................................245 Методы определения качества полезных ископаемых без отбора проб . 252 Документация опробования ......................................... 261 Контроль процесса опробования......................................267 Понятие об опробовании жидкостей и газов...........................275 ГЛАВА 6. Примеры поисков и разведки месторождений полезных иско- паемых ..............................................................280 Поиски в Итатском районе и разведка Барандатского месторождения бурого угля . : : : : . . . .......................................281 Поиски и разведка бокситовых месторождений иа Северном Урале . . 283 Поиски и разведка Джезказганского месторождения медистых песча- ников .............................................................285 Поиски и разведка месторождений цинково-свинцовых руд .... 287 Разведка штокверкового месторождения............................290 Разведка Первомайского штокверкового месторождения..............292 Разведка коренного алмазного месторождения — кимберлитовой труб- ки «Мир»..................................................... 294 Поиски и разведка Баженовского месторождения хризотил-асбеста . . 297 Разведка Холтосонского жильного месторождения вольфрама .... 300 Разведка флюоритовых жил........................................302 Разведочно-эксплуатационные работы на месторождении горного хру- сталя .............................................................303 Поиски и разведка нефтяных месторождений Апшеронского полуострова 305 Разведка газового месторождения «Губкинское».......................309 Поиски и разведка грунтовых вод в долине р. Токрау.................311 Поиски и разведка трещинно-карстовых вод в Казахстане..............313 ГЛАВА 7. Геолого-экономическая характеристика месторождений полез- ных ископаемых.......................................................317 Общие положения подсчета запасов полезных ископаемых...............317 Точность подсчета и достоверность величины запасов ............... 321 Определение параметров подсчета запасов полезных ископаемых . . 324 Оконтуривание тел полезных ископаемых для подсчета запасов . . . 331 Основные способы подсчета запасов полезных ископаемых..............336 Способ среднего арифметического..................................337 Способ геологических блоков......................................340 Способ эксплуатационных блоков...................................343 Способ разрезов..................................................347 Прочие способы подсчета запасов...................................354 Статистический способ ...................................... 354 Способ ближайшего района (А. К. Болдырева)......................356 Способ треугольников ........................................... 357 Способ изолиний ................................................ 357 Оперативное определение степени достоверности запасов ............ 358 О подсчете запасов жидких и газообразных полезных ископаемых . . 360 Понятие о промышленной оценке месторождений полезных ископаемых 361 Оценочные показатели месторождения...............................362 Методика промышленной оценки.....................................363 414
Понятие об экономической эффективности разведки...................367 Охрана природной среды при геологоразведочных работах.............370 ГЛАВА 8. Геологическая служба на горных предприятиях................373 Рудничная, шахтная, промысловая геологическая служба..............378 Эксплуатационная разведка.........................................384 Доразведка эксплуатируемого месторождения.........................403 Оценка эксплуатируемого месторождения.............................405 Список литературы...................................................411 Предметный указатель................................................412