Text
поиски
И РАЗВЕДКА
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ
Издание второе, переработанное и дополненное
«Допущено Министерством высшего и среднего
специального образования СССР в качестве учебного
пособия для студентов геологических специальностей
вузов»
МОСКВА «НЕДРА» 1977
УДК 550.8(075.8)
Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых.
Изд. 2-е, М., «Недра», 1977, 405 с. Авт.: Е. О. Погребицкий,
С. В. Парадеев, Г. С. Поротов н др.
Второе издание книги при сохранении общего объема по
структуре н содержанию принципиально отличается от пер-
вого. Из книги полностью исключена специальная часть, в ко-
торой рассматривались вопросы поисков и разведки некоторых
видов полезных ископаемых. В настоящее время приведение та-
ких выборочных данных неоправданно, так как после выхода
первого издания в советской печати появилось много обстоя-
тельных монографий практически по всем видам минерального
сырья.
В книге содержатся новые разделы: «Основы теории по-
исков, разведки и оценки месторождений» и «Рудничная (шахт-
ная) геология».
С учетом современных достижений переработаны и допол-
нены главы, посвященные поискам и разведке месторождений
полезных ископаемых.
Книга рассчитана на студентов-геологов и представляет
интерес для работников геологоразведочных и горных пред-
приятий.
Табл. 57, ил. 107, список лит. — 75 назв.
п 20804—486 7_?R
043(01)—77
© Издательство «Недра», 1977
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга является коренным образом переработанным и дополненным
вторым изданием учебного пособия, первое издание которого вышло
в свет в 1968 г.
В настоящем издании рассмотрены главным образом общие вопро-
сы в соответствии с программой курса «Поиски и разведка месторож-
дений полезных ископаемых» для специальности 0101 — «Геологическая .
съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых».
С 1957 г. в Ленинградском горном институте стали готовить гео-
логов-разведчиков — специалистов широкого профиля. Мы считаем, что
геологу-разведчику в его практической работе редко приходится зани-
маться только одним видом полезного ископаемого. Кроме того, подго-
товка геолога-разведчика — исследователя, а геолог-разведчик должен
быть всегда исследователем, требует, чтобы он одинаково хорошо был
знаком со всеми фундаментальными геологическими науками и хорошо
разбирался в общих вопросах геологии поисков и разведки твердых по-
лезных ископаемых как эндогенного, так и экзогенного происхождения.
В последние годы методы поисков и разведки главных полезных
ископаемых достаточно полно изложены в серии официальных инструк-
ций и указаний, издаваемых Министерством геологии СССР и состав-
ленных такими высококвалифицированными институтами, как ВИМС,
ВИЭМС, ВИТР и ВСЕГЕИ. Поэтому в настоящем издании авторы от-
казались от изложения особенностей поисков и разведки отдельных ви-
дов полезных ископаемых. Вместо этого с целью развития у студентов
геологов-разведчиков исследовательского направления авторы обратили
особое внимание на теорию поисков и особенно разведки. Насколько
нам известно, основы теории поисков и разведки впервые даются в учеб-
ной литературе. Ввиду особого значения в работе геолога-разведчика
вопросов геолого-экономической оценки месторождений как метода со-
вершенствования управления и организации геологоразведочных работ
и повышения их эффективности во втором издании значительно расши-
рен этот раздел.
Общее руководство при составлении и редактировании рукописи
осуществляли Е. О. Погребицкий и В. И. Терновой. Авторами учтены
ценные замечания профессора ЛГИ Б. Б. Евангулова, профессора ЛГУ
В. Н. Волкова и профессора СГИ М. Н. Альбова.
В работе над книгой существенную помощь авторам оказали
О. В. Лепин, Е. В. Веселов, Н. А. Агеева, В. А. Степанов, Н. Л. Шама-
нина, Н. И. Поташева. В оформлении работы участвовали Н. С. Баш-
кина и Н. А. Громова. Всем указанным товарищам авторы выражают
искреннюю благодарность.
ВВЕДЕНИЕ
Большинство экономистов в СССР в настоящее время относит гео-
логоразведочные работы к сфере материального производства, хотя
в результате их проведения непосредственно материальных ценностей
не создается. Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений
полезных ископаемых — один из этапов подготовки горнодобывающего
производства, подобно проектированию и строительству горного пред-
приятия. Труд геологов реализуется в ценности минерального сырья,
добываемого из открытых и разведанных ими месторождений полезных
ископаемых. Следует помнить, что научный анализ геологических фак-
тов и наблюдений, их систематика и обобщение, построение геологиче-
ских прогнозов являются обязательными и важнейшими элементами
геологоразведочного производства. Производственно-технические и на-
учные задачи в геологоразведочном производстве органически сливают-
ся. Научно-производственное объединение — организационная форма,
отвечающая самой сущности геологоразведочных работ.
Для лучшего понимания предмета поисков и разведки как научной
дисциплины и ее места среди других геологических наук рассмотрим
требования, которые предъявляет к поискам и разведке народное хо-
зяйство.
Задача поисков состоит в нахождении промышленного месторож-
дения полезного ископаемого. Для успешного планомерного научно обо-
снованного решения этой задачи необходимо:
а) знать закономерности (факторы), контролирующие размещение
месторождений в земной коре (поисковые предпосылки);
б) изучить поисковые признаки месторождений в различных усло-
виях;
в) разработать комплекс эффективных поисковых методов и уточ-
нить условия применения их в соответствии с поисковыми признаками
и природными условиями района поисков;
г) дать обоснованную оценку промышленных перспектив месторож-
дения по данным поисковых работ и своевременно забраковать непро-
мышленные минеральные проявления.
Для выбора рациональных способов вскрытия и систем разработки
месторождения, успешного строительства и эксплуатации горнорудного
предприятия, а также для наиболее полного и экономически эффектив-
ного использования минерального сырья в народном хозяйстве необхо-
димо иметь о месторождении и полезном ископаемом ряд конкретных
сведений геологического, горнотехнического, технологического и эконо-
мического характера. К ним относятся следующие:
1) форма и размеры залежей полезного ископаемого по простира-
нию, падению и мощности;
2) элементы и глубина залегания тел полезного ископаемого и взаи-
моотношения между ними в пространстве;
3) внутреннее строение залежей полезного ископаемого;
4) вещественный состав и качество полезного ископаемого, вклю-
чая его технологические и технические свойства;
5) состав пород, вмещающих залежи полезного ископаемого, и их
горнотехнические особенности (плотность, пористость, устойчивость
и др.);
6) гидрогеологические условия месторождения (уровни водоносных
горизонтов, степень обводненности участка и т. п.);
4
7) горнотехнические условия вскрытия и отработки месторождения
(крепость полезного ископаемого и вмещающих пород, объемная масса,
коэффициент разрыхления, газовый и термический режим месторожде-
ния).
Получение этих данных возможно в результате соответствующих
прямых наблюдений, замеров, анализов и испытаний образцов пород
и проб полезного ископаемого. Однако дело осложняется тем, что за
очень редкими исключениями в природе отсутствуют месторождения,
целиком доступные для наблюдений, и нет однородных месторождений,
т. е. таких, где наблюдения, замеры и испытания в одной точке или се-
чении можно распространить на все месторождение в целом. Для про-
мышленности же необходимы перечисленные выше данные не по от-
дельным точкам, а повсему месторождению в целом. Кроме того, необ-
ходимо знать не только средние значения показателей, но и характер
их изменчивости по месторождению.
Одна из основных научных задач разведки — интерполяция и экс-
траполяция геологических показателей, полученных по отдельным точ-
кам наблюдения, на все месторождение или на определенную его часть.
Это является задачей прогноза (предвидения) изменения геологических
показателей. Для более точного соответствия построений и предполо-
жений разведчика реальной изменчивости геологических показателен
такой прогноз должен быть построен на научной основе.
Поэтому первая задача разведки как научной дисциплины заклю-
чается во всестороннем изучении месторождений полезных ископаемых
в целях выявления закономерностей изменчивости их строения, состава
и свойств полезного ископаемого и вмещающих пород.
Научное обоснование разведочных прогнозов и их достоверность
зависят от числа точек наблюдений и их пространственного размеще-
ния. При недостаточном числе естественных точек наблюдений (обна-
жений) и необходимости проходки буровых и горных выработок пер-
востепенное значение приобретает выбор места заложения и последова-
тельность их проходки. Очевидно, что достоверность получаемых дан-
ных и эффективность разведочных работ будут тем выше, чем в боль-
шей степени число и пространственное размещение выработок будут
соответствовать природе изменчивости месторождения. Для обоснован-
ной интерполяции и экстраполяции результатов наблюдений по разве-
дочным точкам решающее значение имеют данные геологических
съемок, геофизических и геохимических методов разведки. Все эти ра-
боты должны проводиться в комплексе с разведочными выработками,
составляя единую разведочную систему.
Таким образом определяется вторая научная задача разведки —
разработка разведочных систем, наиболее соответствующих природным
особенностям месторождений полезных ископаемых, отвечающих усло-
виям наиболее эффективного (быстрого и дешевого) ведения разве-
дочных работ и получения наиболее достоверных данных.
На практике и первая разведочная задача (прогноз изменчивости
геолого-промышленных параметров месторождений по данным геоло-
горазведочных наблюдений), и вторая задача (разработка систем гео-
логоразведочных работ в соответствии с изменчивостью геологических
показателей) решаются одновременно.
Следует учитывать еще одну особенность разведки: вначале знания
о месторождении недостаточны, прогнозы неопределенны; в ходе раз-
ведки уточняются, иногда перестраиваются прогнозы, а затем изме-
няется система дальнейшей разведки. В связи с этим можно считать,
что указанные основные задачи научной дисциплины о разведке место-
рождений полезных ископаемых тесно взаимосвязаны.
Сущность рассматриваемой дисциплины можно определить сле-
дующим образом.
Предмет — промышленные месторождения полезных ископае-
мых.
Задачи: а) прогноз размещения месторождений в земной коре;
б) выявление конкретных промышленных месторождений; в) прогноз
изменчивости геолого-промышленных показателей месторождений;
г) разработка рациональных систем разведки в соответствии с измен-
чивостью геологических показателей.
Цель — эффективное удовлетворение практических требований
промышленности и всего народного хозяйства по созданию надежно
изученной минеральной сырьевой базы.
Основным методом исследования является обычный в
геологических науках метод логического анализа явлений в их истори-
ческой последовательности и воссоздание, таким образом, условий и
истории процессов, определивших эти явления. Вспомогательными слу-
жат другие методы моделирования месторождений: графические, мате-
матические, экспериментальные. В таком понимании поиски и раз-
ведка — раздел (заключительная часть) учения о геологии месторож-
дений полезных ископаемых.
Накопление навыков в поисках и в какой-то мере в разведке по-
лезных ископаемых началось в глубокой древности, с тех пор как чело-
век стал сознательно использовать некоторые минералы и породы, а за-
тем научился их обрабатывать и выплавлять металлы и сплавы. С этой
точки зрения поиски и разведка — наиболее древняя отрасль геологии.
В дальнейшем умение находить и определять пригодность полезного
ископаемого для добычи и использования развивалось вплоть до наших
дней в тесной связи с развитием горного и горнозаводского дела.
Однако в качестве самостоятельной научной дисциплины поиски и
разведка сформировались в нашей стране в 30-х годах. Возникновение
и развитие ее именно в СССР обусловлено коренными особенностями
социалистического хозяйства:
1) национализацией средств производства, в том числе минераль-
ных богатств в недрах страны;
2) плановым, базирующимся на научных основах характером раз-
вития народного хозяйства;
3) высокими темпами развития горной промышленности и постоян-
ным, все возрастающим спросом на минеральное сырье различных от-
раслей народного хозяйства.
Важное значение в развитии теоретических основ новой дисцип-
лины имело организационное объединение геологических исследований
и геологической съемки с поисками и разведкой в единой геологической
службе страны.
С этой целью в 1920 г. в Геологическом комитете ВСНХ СССР
были организованы отраслевые секции, на основе которых в 1929 г. со-
зданы отраслевые научно-исследовательские геологоразведочные инсти-
туты (угля, нефти, черных и цветных металлов, неметаллических полез-
ных ископаемых).
Становление рассматриваемой дисциплины нашло отражение в
ряде опубликованных капитальных учебных руководств; И. С. Василье-
ва (1929 г.), С. В. Кумпана, И. С. Васильева, Е. О. Погребицкого
(1934, 1937 гг.), Н. В. Барышева (1934, 1937 гг.), В. М. Крейтера
(1940 г.) и др.
В 1924 г. в Петроградском горном институте был прочитан первый
в СССР (насколько нам известно, и первый в мире) курс разведочного
дела горным инженером К. П. Марковым. С 1927 г. этот курс система-
тически здесь начал читать инженер-геолог И. С. Васильев. В 1930 г.
в Ленинградском горном институте известным специалистом в области
прикладной геологии В. В. Котульским была организована кафедра
«Разведочное дело», которую затем возглавил С. В. Кумпан. Вскоре
6
такая кафедра была организована В. М. Крейтером в Московском гео-
логоразведочном институте. В настоящее время в горных, горно-метал-
лургических, политехнических и геологических институтах и универси-
тетах страны имеется 11 кафедр поисков и разведки полезных ископае-
мых. Это не только школы высшего специального образования геоло-
гов-разведчиков, но и важные центры научно-исследовательской рабо-
ты в различных областях науки о поисках и разведке.
Кроме того, проблемами поисков и разведки занимаются специ-
альные отделы и секторы в шести научно-исследовательских институтах
системы Министерства геологии СССР. Большая исследовательская ра-
бота по обобщению материалов поисков и разведки месторождений
различных полезных ископаемых ведется также во всех территориаль-
ных геологических управлениях и объединениях.
Практические и теоретические вопросы поисков и разведки широко
обсуждаются в печати. Только в последние 10 лет издан ряд моногра-
фий, учебных пособий и учебников (В. И. Смирнов, В. М. Крейтер,
А. А. Якжин, М. Н. Альбов, А. М. Быбочкин, А. П. Прокофьев,
М. А. Каждая, В. И. Бирюков, С. Н. Куличихин, П. Н. Трофимов,
Е. О. Погребицкий, В. И. Терновой и др.). Вопросам поискового и раз-
ведочного дела посвящен журнал «Разведка и охрана недр». Статьи по
соответствующей тематике публикуются в «Известиях Высшей школы»,
«Записках Ленинградского горного института», в журналах «Уголь»,
«Горный журнал», «Советская геология» и др.
В других социалистических странах поиски и разведка полезных ис-
копаемых также ведутся весьма интенсивно. Во многих случаях эти
работы были организованы при технической и научной помощи со сто-
роны СССР. Многие геологи-разведчики этих стран окончили геолого-
разведочные факультеты и обучались в аспирантуре на разведочных
кафедрах высших учебных заведений СССР. В настоящее время в вузах
большего числа социалистических стран организованы кафедры поис-
ков и разведки месторождений полезных ископаемых и соответствую-
щие научно-исследовательские центры в системах Академий наук и го-
сударственной геологической службы. Некоторые проблемы, связанные
с поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых, решают-
ся в рамках организации СЭВ.
В капиталистических странах выполняются большие объемы поис-
ковых и разведочных работ. Техническая их вооруженность высока.
Разведочные конторы монополий США, Англии, Западной Германии,
Бельгии, Швеции работают не только на территории своих стран, но и
в Африке, Латинской Америке и во многих странах Азии. Однако спе-
циальных разведочных кафедр в высших учебных заведениях в капи-
талистических странах, как нам известно, нет, за исключением Мичи-
ганского политехнического института, где соответствующее обучение
было организовано в 20-х годах настоящего столетия известным ученым
В. Линдгреном. Способы и приемы поисков и разведки публикуются
главным образом в виде дополнительных глав к курсам структурной
геологии. Широко распространены справочники по технике и методике
поисков, опробования и разведки. Данные о результатах разведочных
работ и применяющихся при этом методах иногда публикуются при опи-
сании месторождений полезных ископаемых. С этой точки зрения наи-
больший интерес представляют журналы «Economic Geology», «Mining
Journal», «Transactions of the American Institute», «Mining and Metal-
lurgical Engineers», «Stahl und Eisen».
Решениями XXV съезда КПСС предусмотрено повысить эффектив-
ность общественного производства, улучшить использование капиталь-
ных вложений, ускорить освоение новых мощностей и на основе внедре-
ния достижений науки и техники поднять рентабельность предприятий.
> 7
В 1975 г. Верховный Совет СССР принял «Основы законодательства
Союза ССР и союзных республик о недрах», направленные на дальней-
шее совершенствование использования минеральных ресурсов и охрану
недр страны.
В свете этих решений основные задачи, которые стоят перед геоло-
гами-разведчиками на близкую перспективу, можно сформулировать
следующим образом.
1. Обеспечить непрерывное наращивание надежно разведанных за-
пасов всех видов минерального сырья.
2. Улучшить географию минеральных ресурсов страны путем рас-
ширения поисков,и разведки новых месторождений.
3. Сосредоточить разведку в первую очередь на богатых месторож-
дениях с благоприятными горнотехническими и транспортно-экономи-
ческими условиями, высоким качеством сырья, легкой обогатимостью
руд и хорошим извлечением металла.
4. Обеспечить комплексное освоение месторождений с учетом ис-
пользования в промышленности не только главных, но и попутных по-
лезных компонентов, отходов обогатительных фабрик, вскрышных по-
род и т. п.
5. Выявить новые виды полезных ископаемых, использование кото-
рых эффективно в народном хозяйстве.
6. Повысить эффективность, качество поисков и разведки на всех
стадиях геологоразведочных работ.
В последние 5—10 лет все более широко развивается добыча раз-
личных видов минерального сырья на дне морей и океанов. Добыча ве-
дется как на континентальном шельфе, так и на больших глубинах в
открытом океане.
Перспективные запасы некоторых полезных ископаемых (нефти,
газа, марганца, меди, железа, никеля, кобальта, титана, алмазов и др.)
на дне морей и океанов некоторыми геологами оцениваются значитель-
но выше, чем в пределах суши. Кроме того, запасы полезных ископае-
мых на поверхности дна морей и океанов непрерывно пополняются в
процессе современного осадкообразования. Некоторые полезные эле-
менты и их соединения уже выделяются в промышленных количествах
из морской воды, и этот источник минеральных веществ является прак-
тически неисчерпаемым. Задачи поисков и разведки полезных ископае-
мых в области морей и океанов те же, что и на суше: среди общего
фона распределения полезного ископаемого следует выделять площади
достаточной концентрации в условиях, экономически благоприятных
для добычи. Однако способы решения этих задач весьма специфичны.
Кроме химических элементов и их соединений, заключенных в есте-
ственных минеральных скоплениях в земной коре, на ее поверхности и
в гидросфере, в настоящее время представляют интерес в качестве
полезного ископаемого скопления в недрах земли и тепловой энергии.
Для их использования необходимо вести поиски и разведку, которые
также имеют свои особенности.
В настоящем учебном руководстве мы рассматриваем поиски и
разведку твердых полезных ископаемых в пределах суши.
Успешное решение задач поисков и разведки можно обеспечить
лишь на основе развития теоретических исследований по всем разде-
лам геологических наук. Отметим главные направления в разработке
проблем учения о поисках и разведке месторождений полезных иско-
паемых, которые могут способствовать успешному решению поставлен-
ных практических задач.
1. Разработка и совершенствование учения о геологических предпо-
сылках (закономерностях) как основы для геологических прогнозов,
разведки и геолого-экономической оценки месторождений.
8
2. Совершенствование методов крупномасштабных геологических
прогнозов как основы для проектирования эффективной разведки ме-
сторождений и их оценки.
3. Разработка новых более точных и эффективных методов теоре-
тических исследований в разведочном деле, в частности эксперименталь-
ного и математического методов для прогнозирования геолого-промыш-
ленных параметров месторождений полезных ископаемых.
4. Разработка методов геолого-экономической оценки месторожде-
ний на всех стадиях поисков и разведки.
5. Разработка эффективных методов (и их комплексов) для поис-
ков и разведки закрытых (слепых) залежей и месторождений.
6. Разработка принципиально новых методов геологической доку-
ментации геологоразведочных выработок в целях машинизации и авто-
матизации производства документации и ее обработки.
7. Совершенствование и разработка новых методов опробования по-
лезного ископаемого в целях наиболее эффективного, полного и комп-
лексного использования сырья.
8. Совершенствование и разработка новых видов поисковой и раз-
ведочной техники.
9. Совершенствование организации поисков и разведки.
В каждом из этих направлений имеется большое число тем и комп-
лексных проблем, которые требуют исследования.
При рассмотрении вопроса о стадиях геологоразведочных работ
следует иметь в виду по меньшей мере три обстоятельства: 1) статисти-
ка показывает, что примерно только одно из 200 установленных корен-
ных проявлений полезного ископаемого имеет промышленное значение;
2) в начале разведки мы очень мало знаем о месторождении и только
в процессе детализации разведки получаем о нем более полные и на-
дежные данные; 3) чем более детально ведутся разведочные работы,
тем они дороже и тем больше требуют затрат труда, технических средств
и времени.
Таким образом, огромный «отсев», выбраковка месторождений в
процессе разведки неизбежны, следовательно, неизбежны и «бросовые»
затраты средств на их изучение. Эти затраты следует сводить к мини-
муму, поэтому важно отделять непромышленные месторождения от
промышленных на первых стадиях разведочных работ. Но для того
чтобы забраковать месторождение, нужны веские основания, а чем
сложнее месторождение, тем труднее определить границу между про-
мышленным и непромышленным месторождением.
Кроме того, среди промышленных месторождений следует выде-
лять наиболее благоприятные, надежные, которые подлежат детальной
разведке в первую очередь; остальные месторождения могут пока на-
ходиться в резерве.
Поэтому неизбежна стадийность геологоразведочных работ. Каж-
дая стадия должна отвечать определенной степени изученности место-
рождения, позволяющей установить его народнохозяйственное значе-
ние, и определяется конкретной общей народнохозяйственной задачей
в освоении месторождения. Из этой общей задачи вытекают частные
задачи данной стадии геологоразведочных работ. Работы каждой по-
следующей стадии опираются на результаты предыдущей.
Выделение стадии геологоразведочных работ не означает, что по-
сле окончания каждой из них работы обязательно приостанавливаются.
Процесс разведки может быть и непрерывным, но после окончания
каждой стадии следует подвести итоги, оценить результаты работ, оп-
ределить промышленную ценность месторождения, чтобы обосновать
переход к следующей стадии работ.
Геологоразведочные работы были четко разделены на стадии уже
давно, с первых шагов развития науки о поисках и разведке месторож-
9
дений полезных ископаемых в СССР. Деление это приводится во всех
изданных руководствах и учебниках. Однако на практике стадийность
геологоразведочных работ одно время считалась тормозом в разведке
месторождений. Существовало мнение, что вновь открытое месторож-
дение необходимо во избежание потери времени немедленно детально
разведывать. Это привело к излишним затратам средств на детальную
разведку непромышленных или экономически мало эффективных место-
рождений и увеличению сроков передачи месторождений в эксплуата-
цию.
В настоящее время в работе геологоразведочных организаций пра-
вильно понята необходимость стадийного подхода к разведке место-
рождений.
В методических указаниях о проведении геологоразведочных работ
по стадиям для твердых полезных ископаемых (Министерство геологии
СССР) дана следующая их стадийность:
Стадия I. Региональные геологические и геофизические работы. Подстадии:
1-1 —региональные геофизические работы масштаба 1 -.200 000;
1-2 — региональная геологическая съемка масштаба 1:200 000;
1-3 — региональная геологическая съемка масштаба 1 : 50 000;
1-4 — глубинное геологическое картирование.
Стадия II. Поиски месторождений полезных ископаемых. Подстадии:
П-1 — общие поиски;
II- 2 — детальные поиски;
II- 3 — поисково-оценочные работы.
Стадия III. Предварительная разведка.
Стадия IV. Детальная разведка.
Стадия V. Разведка эксплуатируемого месторождения в пределах горного отвода.
Стадия VI. Эксплуатационная разведка.
Региональные геофизические и геологосъемочные работы дают гео-
логическое обоснование для целенаправленных научно обоснованных
поисков месторождений полезных ископаемых. В процессе региональ-
ных съемок ведутся также и попутные поиски, но при работах масшта-
ба 1:200000 и даже 1:50000 много месторождений может быть не
обнаружено. Так как большая часть площадей является «пустой», то
ставить систематические поиски сплошь на всей территории нецелесо-
образно, а обоснованное выделение перспективных и «пустых» площа-
дей возможно лишь на основе региональных геофизических и геологи-
ческих съемок. В этом и заключается их главная задача.
В зависимости от степени изученности особенностей геологического
строения региона или его частей и перспективности в отношении полез-
ных ископаемых некоторые подстадии регионального геологического
изучения могут быть объединены или исключены из общего цикла.
В частности, перед каждой стадией необходимо весьма тщательно оце-
нить методы, технические возможности и предполагаемые результаты
глубинного геологического картирования в данных конкретных усло-
виях.
Общие поиски имеют целью выявление площадей и участков, пер-
спективных на нахождение полезных ископаемых. Во многих случаях
при этом будут выявлены и конкретные их проявления. Задача деталь-
ных поисков — выявление всех конкретных проявлений полезных иско-
паемых. Задача поисково-оценочных работ состоит в определении воз-
можных промышленных перспектив конкретных точек рудопроявлений и
«отсеве» всех безусловно бесперспективных. Общей задачей поисковых
работ предусматривается создание фонда перспективных проявлений
полезных ископаемых в районе для последующей их разведки и освое-
ния.
В зависимости от вида полезного ископаемого, факторов, контроли-
рующих размещение (геологических предпосылок) месторождений, осо-
бенностей геологического строения района (особенно характера и сте-
10
пени обнаженности, геоморфологии и т. п.) подстадии поисков можно
объединять и исключать. В любых условиях обязательны поисково-оце-
ночные работы как итог всех поисковых работ.
Главная задача предварительной разведки — геолого-экономическая
оценка месторождения в целях определения его промышленного зна-
чения, очередности детальной разведки и промышленного освоения.
На стадии детальной разведки месторождение должно быть изу-
чено с полнотой и достоверностью, необходимой для составления про-
екта, строительства и эксплуатации горного предприятия, обогатитель-
ных и передельных цехов. Детально разведанные месторождения или
части нх передаются для освоения промышленностью.
С начала строительства рудника, даже в процессе его проектиро-
вания, тем более в процессе эксплуатации разведка месторождения не
прекращается. После детальной разведки почти всегда приходится про-
ходить дополнительные буровые скважины на местах заложения капи-
тальных выработок (шахтных стволов, рудничного двора, капитальных
бремсбергов, квершлагов, разрезных траншей и др.) для уточнения гео-
логических н инженерно-геологических условий их проходки. Часто не-
обходима также детализация тектонического строения, изменчивости
мощности и строения залежи полезного ископаемого, характера вме-
щающих пород в определенных блоках и участках шахтного (карьер-
ного) поля в целях обоснования проектных решений в отношении си-
стем, техники и технологии вскрытия и отработки объекта.
Иногда для обоснования выбора проектной мощности предприятия,
рационального размещения технических, коммунальных и других соору-
жений и зданий, разного рода коммуникаций требуется уточнение как
в контуре детально разведанного рудничного поля, так и за его преде-
лами перспектив прироста подсчитанных запасов н их геометризации на
флангах, глубоких горизонтах за счет резервных и второстепенных пла-
стов и залежей. Аналогичные задачи могут возникнуть в связи с изме-
нением требований промышленности к минеральному сырью, для обо-
снования проектов реконструкции действующих предприятий нли пре-
кращения их деятельности.
Все это задачи пятой стадии геологоразведочных работ. Следует
иметь в виду, что рассматриваемые работы могут производиться и за
пределами горного отвода. Главной их особенностью является то, что
они производятся после окончания детальной разведки по инициативе
и заданиям соответствующей отрасли горнодобывающей промышленно-
сти и самого предприятия и продолжаются от начала освоения место-
рождения до его полной отработки.
Иногда работы этой стадии проводятся даже на старых отработан-
ных и погашенных объектах в связи с проектами более полного исполь-
зования минерального сырья, например с целью переработки отва-
лов, эфелей и т. п.
Задача шестой стадии геологоразведочных работ эксплуатацион-
ной разведки — обеспечение перспективных планов добычи минераль-
ного сырья на действующем предприятии. Это составная часть задач об-
щего геологического обслуживания горного предприятия, т. е. руднич-
ной (шахтной) геологической службы. Во многих случаях работы пятой
стадии также имеют эти же задачи.
В настоящей книге будут подробно рассмотрены задачи и методы
геологоразведочных работ на стадиях поисков и разведки. Региональ-
ные геологические и геофизические съемки освещаются в курсах струк-
турной и полевой геологии, геофизических и геохимических методов раз-
ведки, которые в учебных планах специальности 0101 предшествуют
курсу, посвященному поискам и разведке месторождений полезных ис-
копаемых.
ГЛАВА I
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОИСКОВ, РАЗВЕДКИ
И ОЦЕНКИ МЕСТОРОЖДЕНИИ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Теория тогда заслуживает этого названия, когда на основании ее
можно предвидеть, предсказать неизвестные явления и процессы или
их характерные черты. Предсказания, построенные на теоретической ос-
нове, называются прогнозом. Прогноз не исключает эвристического на-
чала, но именно теоретическим обоснованием прогнозирование отлича-
ется от гадания. Планирование поисков производится на основании про-
гнозной сравнительной оценки перспективности района в отношении того
или иного полезного ископаемого. Оценка месторождения по результа-
там поисково-разведочных работ — это предсказание о возможных за-
пасах полезного ископаемого, его качестве и условиях разработки. Про-
ектные разведочные планы и разрезы служат прогнозными построения-
ми, которые являются основой проектирования и управления производ-
ством разведки. При выборе места для заложения каждой разведочной
выработки, построении ее проектного разреза, расчет направления и
глубины исходят из более или менее обоснованного предположения
о геологическом строении данного участка, условий залегания пород и
полезного ископаемого и т. п.
Любое обобщение геологосъемочных, поисковых и разведочных
данных неизбежно содержит элементы прогноза, так как геологические
наблюдения по природе своей дискретны, а значения наблюдаемых па-
раметров от точки к точке изменяются.
Иногда высказывается мнение, что нельзя сравнивать прогнозные
построения при составлении, например, металлогенических карт для
провинций с прогнозными разрезами для разведочной скважины или с
построениями для оперативного плана эксплуатационного предприятия.
Следует категорически отрицать правильность такого взгляда. Принци-
пиальной разницы здесь нет: и в том, и в другом случае задача одна —
обоснованно предвидеть явление или его характеристику, которые в на-
стоящий момент неизвестны. Различие только в масштабе прогноза:
в первом случае это масштабы 1:1000000—1:200000, а во втором
1:50—1:100. Причем крупномасштабный прогноз часто бывает более
плодотворным, чем мелкомасштабный.
Прогнозирование для геолога-разведчика является безусловно од-
ним из основных элементов его работы, поэтому необходимо разраба-
тывать теоретические основы и методы прогнозирования и уметь ими
пользоваться.
Объект поисков и разведки — полезное ископаемое (руда), которое
образует геологическое тело (залежь) среди других геологических тел,
сложенных так называемыми пустыми породами.
Месторождение (залежь) полезного ископаемого в процессе поис-
ков и разведки выделяется и изучается с целью установления наиболее
целесообразного способа добычи минерального сырья и экономи-
чески эффективного его использования с возможной максимальной пол-
нотой.
Пустая порода отличается от полезного ископаемого по экономиче-
ским или геолого-экономическим показателям. Поэтому основу теории
12
Поисков и разведки составляют вопросы экономики минерального
сырья, его добычи, обработки и переработки.
Залежь полезного ископаемого и месторождение в целом — геоло-
гические тела разного порядка. Их образование и пространственное раз-
мещение контролируются геологическими закономерностями, знание ко-
торых не менее важно для теории поисков и разведки.
Месторождения полезных ископаемых формируются и размещаются
в земной коре в результате многообразных и сложных процессов. Геоло-
гические тела — образования многофакторные, а геологические законо-
мерности по природе своей имеют вероятностный характер. Их выявле-
ние и осмысливание кроме применения геологических, геофизических и
геохимических методов наблюдения и обобщения требует математиче-
ского обоснования. Геолого-промышленные параметры, определяющие
ценность месторождения, технику, технологию и экономику добычи, об-
работки и переработки сырья, изменчивы, поэтому результативность по-
исков и разведки различна. Предсказание средних значений парамет-
ров, степени и характера изменчивости их в заданном пространстве как
явлений многофакторных и вероятностных требует для моделирования
во многих случаях применения аппарата теории вероятности.
Таким образом, сущность объекта поисков и разведки может быть
вскрыта и описана методами трех наук: экономики, геологии и мате-
матики, которые являются таким образом фундаментом теории рассмат-
риваемой дисциплины. Решение поисковых и разведочных задач тре-
бует применения комплекса методов указанных наук.
2. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Поиски и разведка начинаются с умения отличать полезное иско-
паемое от пустой породы и промышленное месторождение от рудопро-
явления. Любое месторождение характеризуется конкретными значе-
ниями свойств нли, как их называют, геолого-промышленных парамет-
ров: условий и глубины залегания, мощности рудных тел и вскрышных
пород, мощности и положения безрудных прослоев, минерального со-
става и содержания полезных и вредных компонентов, устойчивости руд
и вмещающих пород, размеров водопритоков и др. Конкретные значения
каждого из них влияют на экономические показатели добычи, перера-
ботки и использования минерального сырья. Поэтому для промышлен-
ности необходимо определять предельные значения геолого-промыш-
ленных параметров (кондиции), при которых технически возможна и
экономически целесообразна разработка месторождения. Кондиции слу-
жат для отделения (оконтуривания) промышленных руд, залежей,
участков месторождения от непромышленных. С этой точки зрения гео-
лого-промышленные параметры тесно взаимосвязаны: допустимые мощ-
ность и строение залежи зависят от качества полезного ископаемого,
условий и глубины залегания и т. п. Поэтому разведка месторождения
представляет собой по существу изучение геолого-промышленных пара-
метров, закономерностей их изменения в пространстве, взаимной связи
и влияния на технику и экономику разработки месторождения. В ре-
зультате ее проведения устанавливают оптимальные значения геолого-
промышленных параметров, в соответствии с которыми производят
оконтуривание и подсчет запасов промышленных руд.
Мощность залежи. При рассмотрении значений мощности за-
лежи в первую очередь следует различать рабочую (кондиционную) и
нерабочую (некондиционную) мощности. Необходимо установить общий
рабочий контур залежи, т. е. оконтурить площади с кондиционной мощ-
ностью. Внутри общего рабочего контура залежи в отдельных точках,
блоках и участках она может иметь нерабочую мощность. Если точки
с нерабочей мощностью или точки полного выклинивания залежи внут-
13
ри рабочего контура отсутствуют, залегание тела, считают непрерыв-
ным. Если внутри рабочего контура имеются некондиционные блоки и
участки большей или меньшей площади, то считают, что залежь имеет
прерывистое залегание. В практике горного и разведочного дела поль-
зуются понятием устойчивости мощности или устойчивости залежи. Это
понятие обратное прерывистости, но в него входит еще показатель ве-
личины площади рабочего контура. По устойчивости обычно выделяют
четыре типа залежей.
1. Устойчивые залежи — непрерывно протягиваются, имея рабочую
мощность в пределах шахтного поля, месторождения, района и даже
бассейна. Иногда площадь рабочего контура залежи достигает на оса-
дочных месторождениях десятков и сотен квадратных километров.
2. Относительно устойчивые залежи — в пределах площади рабо-
чего контура встречаются отдельные точки и даже небольшие блоки
с нерабочей мощностью. Суммарная площадь таких блоков составляет
не более 25% всей площади рабочего контура.
3. Неустойчивые залежи — прерывистые. Внутри общего рабочего
контура более или менее значительной площади встречаются блоки
с нерабочей мощностью (или блоки пустых пород), занимающие в сум-
ме до 50% площади рабочего контура.
4. Крайне неустойчивые залежи — блоки рабочей мощности отно-
сительно небольшой площади встречаются спорадически среди пустых
пород или участков с нерабочей мощностью. Суммарная площадь ра-
бочих блоков менее 50% всей площади залежи.
Иногда крайне прерывистая по мощности залежь представлена ря-
дом небольших тел, четкообразно, кулисообразно и беспорядочно зале-
гающих в пределах одного горизонта или зоны. Оконтуривание и разра-
ботка каждого такого тела в отдельности ввиду незначительной пло-
щади их нерациональны. В этих случаях приходится решать вопрос
о кондиционности всего горизонта или зоны по коэффициенту рудонос-
ности (продуктивности), т. е. по соотношению объемов всего продук-
тивного горизонта и полезного ископаемого в нем. Такие залежи иногда
являются в промышленном отношении перспективными. Они отличают-
ся большими запасами, хотя качество полезного ископаемого в них
ниже вследствие разубоживания пустой породой, которую приходится
извлекать вместе с полезным ископаемым.
Устойчивость подобных залежей следует определять по устойчиво-
сти продуктивного горизонта (зоны), а не отдельных скоплений полез-
ного ископаемого.
Непрерывный рабочий контур залежи (горизонта, зоны) может
быть разобщен на отдельные блоки в результате эпигенетических пост-
рудных процессов, в результате которых деформируется залежь, пре-
рывается ее сплошность, иногда перемещают блоки в пространстве.
К таким процессам относятся, например, пострудные тектонические дви-
жения, внедрения магматических пород, эрозия и т. п. Сингенетическая
прерывистость залежи, как правило, постепенная, плавная, эпигенети-
ческая — резкая, скачкообразная.
Исследуя устойчивость залежи, необходимо решать вопрос о гео-
логической (генетической) природе изменчивости залежи по мощности,
так как это может дать основание для выявления закономерностей из-
менчивости ее мощности.
Кроме степени и характера устойчивости рабочей мощности залежи
для разработки ее имеют большое значение размер и характер колеба-
ний мощности залежи в пределах рабочего контура. Как известно,
уменьшение мощности залежи приводит к снижению производительно-
сти горных работ. Особенно важно оконтурить блоки, где вследствие
изменения мощности залежи необходимо изменение в технологии про-
14
Ходки подготовительных выработок и применение иных систем разра-
ботки.
По мощности в горном деле выделяется обычно пять классов зале-
жей: 1) тонкие — менее 1,0—1,5 м; 2) средние — от 1,0—1,5 до 3—
4 м; 3) мощные — от 3—4 до 8—10 м; 4) весьма мощные— 10—50 м;
5) сверхмощные — более 50 м.
При крутых углах падения залежей кондиции по мощности снижа-
ются, в этих условиях для границ классов мощности следует брать со-
ответственно нижние пределы.
Одновременно с мощностью залежи изучают ее внутреннее строе-
ние. Допустимая мощность прослоев пустых пород внутри залежи и ее
соотношение с мощностью прослоев полезного ископаемого определяет-
ся кондициями. Основное значение имеют изменения строения залежи,
обусловливающие несоответствие ее параметров в отдельных блоках
кондициям, а также изменения в пределах кондиций при расщеплении
залежи на самостоятельные в горнотехническом отношении объекты.
Качество полезного ископаемого. Химический и мине-
ральный состав полезного ископаемого, его технические и технологи-
ческие свойства определяют способ, средства и стоимость его перера-
ботки, а также эффективность использования, что характеризует цен-
ность (качество) полезного ископаемого.
В химическом составе полезного ископаемого различают полезные
и вредные компоненты. Полезные компоненты — это химические эле-
менты и соединения, ради которых полезное ископаемое добывается,
вредные — составные части, которые затрудняют его переработку или
снижают качество получаемой из полезного ископаемого продукции.
Например, небольшие содержания серы (больше 0,3%) и фосфора
(более 0,15%) в железной руде и угле придают чугуну и стали хруп-
кость и ломкость. Если пытаться избавиться от них при переработке,
то это снижает производительность плавки примерно на 5% на каждый
1% серы и 0,1% фосфора. Однако следует иметь в виду, что сами по
себе сера и фосфор являются полезными компонентами, и если их от-
делить от железной руды или угля, то они составят дополнительную
ценность соответствующих полезных компонентов. Так, при содержа-
, нии фосфора более 5% в железной руде при так называемом томасов-
ском процессе выплавки получают высокосортную сталь и томасовские
шлаки — ценное фосфатное удобрение. Возникает возможность более
полного комплексного использования сырья.
В большинстве случаев руда кроме главных содержит попутные
компоненты. Иногда в случае очень небольших содержаний добыча их
была бы не экономична, но при извлечении попутно с основными они
представляют собой значительную ценность и являются важной сырье-
вой базой ряда важных и редких элементов. Например, такие общеиз-
вестные попутные компоненты, как платиноиды в некоторых медно-ни-
келевых рудах, кобальт в ряде магнетитовых месторождений, серебро,
золото, кадмий, теллур в медно-свинцово-цинковых рудах, германий и
уран в углях и др., часто повышают ценность месторождений по глав-
ным полезным компонентам вдвое, а запасы их даже выше, чем на
крупных самостоятельных месторождениях этих компонентов. При
оценке качества полезного ископаемого должен обязательно учиты-
ваться комплексный характер его, поскольку оценка только по основ-
ным компонентам является весьма приближенной и грубой.
Для оценки качества многих полезных ископаемых решающее зна-
чение имеют их физические свойства, например для асбеста, слюды,
алмазов, пьезооптического сырья, каолина, глины, графита и других из
группы так называемого горнорудного сырья. Здесь важны сорта полез-
ного ископаемого в соответствии с требованиями ГОСТа и выход каж-
дого сорта на единицу веса или объема сырья.
15
По содержанию и сортовому составу различают руды богатые, рядо-
вые (средние) и убогие. Грубо это разделение можно проводить так: убо-
гие — ниже кондиций, бедные — близки к кондициям, но несколько
выше их, к богатым относятся часто руды, которые могут идти в завод-
скую переработку без обогащения, например железные руды с содер-
жанием железа больше 50%. Однако для других металлов (олово,
вольфрам) богатыми называются высокопроцентные руды, хотя для не-
посредственной металлургической плавки они непригодны и подлежат
обогащению.
Качество полезного ископаемого определяется не только содержа-
нием в нем полезного компонента и сортностью, но и его технологиче-
скими свойствами. Последние являются часто решающим фактором
при оценке как металлических, так и неметаллических полезных иско-
паемых. Бедные и даже убогие, но легко обогатимые руды при их эк-
сплуатации часто дают больший экономический эффект, чем руды сред-
ние, но трудно обогатимые или требующие для извлечения металла
больших затрат энергии, дефицитных материалов и труда.
Обогатимость полезного ископаемого определяется в результате его
технологического опробования и испытания.
Для ориентировки в оценке качества в табл. 1 приведены пример-
ные характеристики некоторых полезных ископаемых по содержанию
полезных компонентов.
Таблица 1
Примерные характеристики руд по качеству
Полезное ископаемое Единицы измерения Качество руд по содержанию главных компонентов
богатые (более) рядовые (средние) бедные (менее)
Железная руда (содержание железа) Медные руды мономинеральные (со- % 50 30-50 30
держание меди) Полиметаллические руды (содержа- % 3 1-3 1
ние свинца+иинка) Олово % 15 5-15 5
жильные месторождения % 3 1—3 1
крупные штокверки % 1 0,3-1 0,3
россыпи кг/м3 10 1—10 300
Золото
коренное Г/Т 10 5-10 3-5
в россыпи г/м3 5 1-5 1
Уран (зарубежные данные) % о,з 0,1-0,3 0,1
Фосфориты (содержание Р2О5) Слюды (содержание полезного ис- % 20 10-20 6—10
копаемого в забойном сырце) кг/м3 100 20—100 3-10
Для сравнения интересны данные о содержаниях металла в бога-
тых рудах ряда известных мировых месторождений: Сёдбери (Кана-
да)— Ni2,6%+Cul,5—2,0%; Рио-Тинто (Испания)—Сп2%; Бьют-
Монтана (США)—Си4%; Тсумеб (Заир)—Си 10%; Брокен-Хилл
(Австралия) — РЬ22%-|-Zn32%; Кобальт (Канада)—Са0,6—10%;
Лаллагуа (Боливия) — Sn 2—4%; Альмаден (Испания)—Hg 2—4%;
Витватерсранд (ЮАР) —Au 6,5 г/т + U — до 0,03%; Катанга (Заир) —
Col%+Cu4%.
В отечественной разведочной практике следует в первую очередь
обращать внимание на открытие и разведку высокопроцентных руд, так
как разработка таких месторождений при большом объеме запасов эко-
номически наиболее эффективна.
16
Кондиционный состав и свойства полезного ископаемого являются
показателями, на основе которых проводят рабочий контур залежи, оп-
ределяют ее форму и мощность. Поэтому когда рассматривается мор-
фология тела полезного ископаемого и, в частности, его мощность, пре-
рывистость или непрерывность залегания, следует учитывать и каче-
ство полезного ископаемого. Например, пласт угля может иметь непре-
рывное залегание, кондиционную мощность на значительной площади,
но в пределах этого контура в отдельных блоках зольность угля может
быть выше кондиционной. Такие блоки следует исключить из промыш-
ленно пригодных контуров. В целом подобный пласт имеет прерывистое
залегание. Пласты золотоносных конгломератов месторождения Вит-
ватерсранд (ЮАР) непрерывно протягиваются на площади в несколько
тысяч квадратных километров, но блоки с промышленным содержани-
ем золота площадью 1—3 км2 залегают в них прерывисто.
Таким образом, при установлении непрерывного или прерывистого
залегания полезного ископаемого следует учитывать кондиции как по
мощности, так и по качеству полезного ископаемого.
Условия залегания. По величине угла падения рудных тел
различают: а) горизонтальное и весьма пологое залегание (0—5°), по-
логое залегание (5—25°); в) наклонное залегание (25—45°); г) крутое
залегание (45—60°); д) весьма крутое залегание (60—90°). Выдержан-
ные в пределах блока простирание и падение характеризуют простое
залегание, независимо от того, залегают породы горизонтально, полого,
наклонно или круто.
Сложное залегание наблюдается при изменении (особенно резком)
угла падения, например, из пологого в наклонное или крутое и т. п.
Чем более резкие переходы, т. е. чем больше изменяются величина уг-
лов падения и направление простирания, тем сложнее условия для раз-
ведки и разработки месторождения. Крайней степенью сложности
г. этом отношении отличаются резкие флексурные изгибы, сжатые мел-
кие асимметричные складки, волнистость и плойчатость залегания.
В одной и той же складке могут быть участки различной степени слож-
ности: например, простое залегание на крыльях складки, сложное вол-
нистое в сводовой ее части и очень сложное на переходе бортов ко дну
коробчатых складок или в осложненных вторичной складчатостью зам-
ковых частях складки.
Как правило, более сложные пликативные дислокации сопровожда-
ются дизъюнктивными нарушениями, зонами смятия, раздавливания
пород, резким изменением физических свойств боковых пород и полез-
ного ископаемого.
Степень дизъюнктивной нарушенности характеризуется главным
образом количеством нарушений на единицу длины по простиранию и
падению залежи. Дизъюнктивные нарушения осложняют горные ра-
боты, если выходят за пределы мощности полезного ископаемого. Мож-
но считать, что крупные, но редкие дизъюнктивные нарушения с ампли-
тудой в несколько десятков и сотен метров, как правило, вызывают
меньше осложнений, чем небольшие по амплитуде, но частые нару-
шения.
Крупные нарушения почти всегда можно установить по данным гео-
логического картирования и геофизическими методами .На стадии раз-
ведки необходимо проведение лишь дополнительных выработок для
подсечения их на глубине. Они часто являются естественными грани-
цами щахтных полей и участков.
Мелкие частные нарушения большей частью не фиксируются при
геологической съемке и разведке бурением. Так как они неизвестны за-
ранее, то осложняют проведение не только подготовительных, но и очи-
стных работ. Такой характер тектоники является также причиной не-
устойчивости, обрушений и вывалов кровли, прорывов воды и газов.
2 Зак. 321 17
Крайняя степень тектонической сложности возникает при сочетании
мелких сжатых складок с частыми дизъюнктивными, беспорядочно
ориентированными нарушениями. Рудные тела при этом становятся
крайне прерывистыми. Отдельные участки или даже месторождения
целиком в этом случае часто не пригодны к разработке.
Причиной прерывистости тел полезных ископаемых может являться
и пострудиый магматизм — внедрение в продуктивную толщу секущих
и пластовых магматических тел. Такие тела прерывают сплошность
рудных тел, что иногда резко изменяет не только условия их разра-
ботки, но и качество полезного ископаемого. Степень осложнения зале-
гания рудных тел в связи с пострудной магматической деятельностью
зависит от размера магматических тел, их числа и взаимного располо-
жения. Крайне сложное проявление магматической пострудной деятель-
ности также может явиться причиной непромышленного значения ме-
сторождения или отдельных его частей.
Как пликативная, так и дизъюнктивная тектоника иногда являет-
ся положительным фактором в оценке промышленных перспектив место-
рождения. Например, в результате тектонических явлений могут быть
сближены ранее разобщенные промышленно интересные зоны и тела
месторождения, что повышает его общую продуктивность (сдвоение
продуктивных свит в результате надвигов или взбросов, образования
изоклинальных складок и т. п.).
Устойчивость разреза вмещающих пород характе-
ризуется наличием достаточно постоянных, легко различимых опорных
маркирующих горизонтов, которые можно уверенно интерполировать,
прослеживать, и на основании которых можно сопоставлять разрезы
по отдельным разведочным выработкам и линиям, составлять геологи-
ческие профили и осуществлять другие геологические обобщения. Для
характеристики изменчивости мощности, строения вещественного соста-
ва залежи полезного ископаемого требуется прежде всего надежная
идентификация ее в различных точках и сечениях. При этом необходима
уверенность, что изучается одно и то же тело полезного ископаемого.
Без надежного сопоставления разрезов тектонические построения так-
же не обоснованы.
Из вышеизложенного следует, что одной из важных задач геолого-
разведочных работ от региональных мелкомасштабных съемок до обоб-
щения материалов по разведке является сопоставление и взаимная
увязка разрезов. Как правило, разрезы морских осадочных толщ явля-
ются наиболее выдержанными. Разрезы, сложенные изверженными по-
родами, эффузивами, метасоматически измененными породами, часто
наименее выдержанны и с трудом поддаются расшифровке.
Условия разработки месторождения. Условия добы-
чи полезного ископаемого характеризуются рядом геолого-промышлен-
ных параметров, в том числе и тех, которые рассмотрены выше (мощ-
ность и форма залежи, условия залегания тел полезного ископаемого
и вмещающих пород, прерывистость залежей и т. п.). Решающее значе-
ние для характеристики условий разработки имеются следующие специ-
альные геолого-промышленные параметры: глубина залегания, гидро-
геологические и инженерно-геологические условия, крепость и твердость
полезного ископаемого и боковых пород, газоносность, термальный ре-
жим месторождения.
Глубина залегания полезного ископаемого рассматривается
прежде всего с точки зрения способа разработки месторождения (от-
крытый или подземный). Как правило, открытый способ разработки бо-
лее эффективен по производительности труда, безопасности ведения
горных работ и по себестоимости продукции. Экономическая эффектив-
ность открытой разработки месторождения определяется соотношением
объемов (масс) вскрыши и полезного ископаемого. Вскрыша — пустые
18
породы, которые необходимо снять и удалить с залежи полезного иско-
паемого, чтобы ее обнажить для добычи. Выбор способа разработки
основан на технико-экономических расчетах. При этом учитывается
возможность использования пород вскрыши. Для приближенных сужде-
ний на этапе поисковых работ и первой стадии разведки можно поль-
зоваться так называемым коэффициентом вскрыши, который определя-
ется отношением мощности вскрыши к мощности залежи полезного иско-
паемого. Если залежь сложного строения или если имеется несколько
тел, разделенных прослоями пустой породы, в мощность вскрыши сле-
дует включать и мощность пустых пород внутри залежи (между отдель-
ными залежами), а мощность полезного ископаемого принимать сум-
марную по всем пачкам и отдельным телам.
Максимально допустимый коэффициент вскрыши колеблется в за-
висимости от ценности полезного ископаемого: для строительных мате-
риалов его принимают не более 1 :3, для углей 1 :6, для руд черных ме-
таллов 1:10, для цветных металлов до 1 :40. Отметим, что в мировой
практике горной промышленности уже действуют карьеры для открытой
разработки полезных ископаемых глубиной более 500 м. Максимальная
глубина подземной разработки твердых полезных ископаемых в настоя-
щее время превышает 3500 м( разработки золота и алмазов в Южной
Африке и Индии). Подземные разработки глубиной 1500—2000 м встре-
чаются довольно часто, а 1000—1500 м — обычная глубина при добыче
угля, железа, солей и руд цветных металлов во многих старых промыш-
ленных районах, например в Донбассе, Кривом Роге, а также за рубе-
жом— в Богемии, Рурском бассейне.
Гидрогеологические и инженерно - гео л о г ичес к ие
условия. В шахтной (рудничной) гидрогеологии месторождения раз-
деляют по степени сложности гидрогеологических и инженерно-гео-
логических признаков на четыре группы.
I группа — месторождения простые: водопритоки в шахту или карь-
ер отсутствуют или составляют до 100—200 м3/ч; при освоении место-
рождения не требуется проведения специальных осушительных меро-
приятий.
II группа — месторождения средней сложности: водопритоки в шах-
ту или карьер составляют 200—500 м3/ч; требуется проведение в отно-
сительно небольшом объеме мероприятий по осушению или снижению
напора подземных вод. Осуществление таких мероприятий особых ос-
ложнений не вызывает.
III группа — сложные месторождения: водопритоки в шахту или
карьер составляют 600—1000 м3/ч; для вскрытия и эксплуатации требу-
ется проведение предварительных и систематических мероприятий по
осушению или снижению напора подземных вод. Осушительные меро-
приятия могут быть затруднены.
IV группа — очень сложные месторождения: водопритоки в шахту
или карьер составляют 1000—2000 м3/ч и более; проведение осушитель-
ных мероприятий затруднено.
К условиям, осложняющим разработку месторождений, относятся
следующие:
а) наличие в составе вмещающей толщи неустойчивых пород;
б) наличие высоких напоров подземных вод как в кровле, так и
в подошве залежи полезного ископаемого;
в) возможная временная (сезонная) или постоянная связь подзем-
ных вод с потоками или водоемами поверхностных вод;
г) наличие мощных современных или древних сильнообводненных
аллювиальных отложений в составе наносов, покрывающих месторож-
дение;
д) карстовые явления;
е) многолетняя мерзлота.
2* 19
Изменчивость залежи полезного ископаемого.
Если бы рассмотренные выше важные для разработки месторождения
геологические свойства — параметры залежи были одинаковы во всех
ее частях, разведка и разработка его не представляли бы трудностей.
В этом случае достаточно было бы одного обнажения, вскрывающего
залежь, чтобы все замеры, наблюдения и результаты исследования по
этой точке можно было распространить (экстраполировать) на всю за-
лежь в пределах ее контура. Однако в природе такие залежи полезного
ископаемого отсутствуют: значения геолого-промышленных параметров
в пределах контура залежи изменяются. Изменчивость их имеет ре-
шающее значение для разведки и эксплуатации месторождения, и ее
также следует рассматривать в качестве важного экономического фак-
тора теории поисков и разведки месторождения.
В общем случае можно считать, что чем более резка, прихотлива
изменчивость геологических параметров, тем большая возможность
ошибки при обобщении разведочных данных и меньше расстояние, на
которое можно надежно распространять данные каждой точки наблю-
дения, т. е. в данных условиях необходимо гуще проходить разведоч-
ные выработки.
Для проектных эксплуатационных расчетов необходимы как сред-
ние величины каждого из геолого-промышленных параметров, так и
пределы их изменения, а также данные о характере изменения по за-
лежи в целом и по отдельным ее блокам.
Об изменчивости месторождения геолог должен иметь представле-
ние на первых стадиях его разведки, для правильного размещения раз-
ведочных выработок. В процессе разведки представления об изменчи-
вости уточняются. Изменчивость месторождения должна быть в дета-
лях изучена в результате разведки для того, чтобы дать промышленно-
сти полную, надежную и достоверную информацию о геологических его
параметрах.
Следует различать изменчивость геолого-промышленных парамет-
ров: по характеру, степени и структуре. Характер изменчивости выра-
жается в наличии или отсутствии определенной закономерности изме-
нений значения параметров.
Известны многочисленные примеры закономерных изменений раз-
личных геологических признаков. По большей части это пространствен-
ные закономерности. Примерами такой изменчивости служат постепен-
ное уменьшение мощности линзообразных тел осадочного происхожде-
ния к периферии их, вертикальная и горизонтальная зональность в из-
менении вещественного состава некоторых рудных тел, зональный со-
став рудных тел по их мощности, закономерное изменение профиля
коры выветривания, фациальная зональность месторождений осадоч-
ного происхождения. Отмечается также стратиграфическая закономер-
ность изменчивости, например увеличение степени метаморфизма углей
в одном и том же месторождении стратиграфически сверху вниз.
Многочисленны случаи закономерной взаимосвязи изменчивости
двух или нескольких признаков. Например, часто в полиметаллических
рудах содержание серебра изменяется в зависимости от содержания
свинца, кадмия — от цинка. Нередко наблюдается прямая или обрат-
ная зависимость мощности рудного тела и содержания компонентов,
входящих в состав руды. Общеизвестны закономерности соотношения
зольности и теплоты сгорания угля, химического состава и огнеупорно-
сти глин. В наиболее простых случаях закономерной изменчивости ко-
личественные значения параметров изменяются по закону прямой и
можно определить градиент изменчивости, что позволяет предвидеть
значение параметра в любой точке области, подчиненной данному за-
кону.
20
В ряде случаев устанавливается закономерная изменчивость по бо-
лее или менее сложной кривой. Например, для месторождений осадоч-
ного происхождения часто характерна циклическая изменчивость геоло-
гических признаков и связей их между собой. Такие виды изменчивости
имеют ограниченные области распространения. Распознавание этих за-
кономерностей затруднительно; требуется детальное изучение всего мно-
гообразия изменений признака, определенное усреднение, обобщение
рядовых наблюдений, чтобы наметились контуры закономерной измен-
чивости.
На рис. 1 приведен график изменения вертикальных запасов золота
по линии вкрест россыпи. По первичным замерам запасы золота изме-
няются крайне резко и беспорядочно. Однако построение кривой регрес-
сии путем сглаживания единичных замеров позволяет выявить некото-
рую сложную закономерность изменчивости распределения золота в за-
висимости от положения точек опробования по линии вкрест россыпи.
Здесь, видимо, намечается тенденция увеличения линейных запасов зо-
Рис. 1. График изменения вертикальных за-
пасов по линии вкрест простирания рос-
сыпи.
1 —• содержание металла по пробам; 2 — то
же, после первого сглаживания; 3 — то же,
после второго сглаживания
лота в определенных частях залежи. Такие неявные, иногда глубоко
скрытые закономерные тенденции в изменении геологических парамет-
ров также очень важны для проведения разведки, оценки ее ошибок и
для эксплуатации. Их следует всегда стремиться вскрывать.
На практике нередки настолько хаотические изменения геологиче-
ских свойств, что какие-либо закономерности такого изменения даже в
виде общих тенденций не обнаруживаются. Такую изменчивость можно
назвать сложной или случайной.
Степень изменчивости — это размах колебаний исследуемого при-
знака. Его можно количественно оценить амплитудой крайних значе-
ний или отклонениями признака от его среднего значения.
Известно, что тело полезного ископаемого обладает некоторой
структурой. В нем могут быть выделены и оконтурены зоны и участки
(геологические блоки), которые отличаются по внутренней геологиче-
ской однородности от других участков того же тела. Например, в руд-
ном теле могут быть установлены: зоны различных сингенетических и
эпигенетических изменений, вертикальной и горизонтальной зонально-
сти, метасоматоза, участки и блоки различного вещественного состава
полезного ископаемого, сложенные различными природными типами и
промышленными сортами сырья, обогащенные рудные столбы среди
бедных и убогих руд, безрудные и некондиционные окна в залежи про-
мышленных руд, раздувы и уменьшения мощности, разнообразные из-
менения строения залежи, тектонические блоки с различными условия-
ми залегания и т. д. Такие зоны и участки в теле полезного ископае-
мого можно назвать геологическими блоками.
Геологические блоки по внутреннему строению более однородны,
чем сложенное из них рудное тело. Контуры, характер взаимоотношений
и размеры геологических блоков характеризуют структуру рудного те-
ла, которая формируется в результате процессов рудообразования, ста-
новления и развития месторождений полезных ископаемых и отдельных
залежей.
Выделение и оконтуривание геологических блоков в теле полезного
ископаемого может быть обосновано и в известной мере прогнозиро-
21
вано путем использования конкретных геологоразведочных данных, ис-
ходя из закономерностей образования и размещения месторождений по-
лезных ископаемых на основе учения о структуре рудных полей, ме-
сторождений и рудных тел.
Одна из главных задач разведки заключается в выявлении и окон-
туривании геологически однородных блоков, слагающих рудное тело.
Современные механизированные способы разработки месторождения
требуют определенной однородности горно-геологических условий или
хотя бы получения данных о характере их изменения от одного участка
рудного тела к другому.
Для эффективного обогащения, заводской переработки и исполь-
зования минерального сырья необходимы однородные, стандартные по
качеству и свойствам руды (или возможность планомерного получения
из них однородной шихты). Эти требования промышленности нельзя
обеспечить, если во время разведки не будут выявлены и оконтурены
геологические блоки, где горно-геологические условия, качество и свой-
ства сырья более однородны и устойчивы. Таким образом, вопрос о раз-
делении тела полезного ископаемого на геологические блоки и отдель-
ной характеристики их — одна из важнейших задач разведки.
Изменчивость отдельных геолого-промышленных параметров в пре-
делах одних геологических блоков, естественно, отличается от изменчи-
вости в других блоках как по степени, так и по характеру. Исследуя из-
менчивость параметра по всему рудному телу, следует выделять струк-
туру его изменчивости, т. е. особенности и степень изменчивости в от-
дельных геологических блоках. Таким образом, структура изменчиво-
сти— это распределение в пространстве показателей изменчивости. Она
может быть простой, сложной, закономерной или незакономерной.
Между геологической структурой рудного тела и структурой измен-
чивости геолого-промышленных параметров существует определенная
связь. Часто именно по структуре изменчивости некоторых геолого-про-
мышленных параметров эмпирически намечаются границы отдельных
геологических блоков и структура рудного тела. Например, по харак-
теру изменчивости мощности залежи или содержания полезного компо-
нента, по преобладающему типу и сорту сырья, единству тектонических
элементов и однообразным условиям залегания, по составу и свойствам
вмещающих пород могут быть выделены структурные элементы рудного
тела и месторождения. Таким образом, выявление структуры изменчи-
вости геолого-промышленных параметров не только имеет прямое прак-
тическое значение, но и служит важным основанием для обобщения гео-
логоразведочных наблюдений и выявления геологических закономерно-
стей.
Для изучения изменчивости геолого-промышленных параметров
решающее значение имеют математические методы моделирования их,
подробно рассмотренные в разделе «Математические основы».
Размеры месторождения. Промышленное значение место-
рождения в значительной степени определяется его размерами, в пер-
вую очередь запасами полезного ископаемого. Для сравнения место-
рождений по запасам достаточно иметь представление об относитель-
ной величине их, порядке, или масштабе, месторождения. Сравнение ме-
сторождений по запасам (масштабу) имеет смысл, если сопоставляют-
ся месторождения одного какого-либо полезного ископаемого. Так, за-
пасы ископаемых углей и железных руд исчисляются в миллионах и
миллиардах тонн, меди — в сотнях тысяч и миллионах тонн, золота и
платины — в килограммах и тоннах. Очень крупное уникальное место-
рождение молибдена по величине запасов равно мелкому месторожде-
нию железа. Для сравнения месторождений по запасам большое зна-
чение имеет степень их изученности.
22
По масштабу и промышленному значению месторождения обычно
разделяют на четыре группы.
1. Уникальные месторождения (мировые, гигантские, единичные в
каждом виде сырья). Например, КМА по железу, Никополь и Чиатуры
по марганцу, Витватерсранд по золоту и урану, Кляймакс по молибдену
и т. д. Эти месторождения имеют мировое значение.
2. Крупные месторождения. В СССР они имеют общесоюзное зна-
чение и служат базой для строительства ведущих предприятий для от-
дельных отраслей горнозаводской промышленности. Например, желез-
ные руды Кривого Рога, медные руды Коунрада и Джезказгана и др.
3. Средние месторождения. Служат базой для средних предприя-
тий, имеющих значение в пределах крупных экономических районов.
4. Мелкие месторождения. На базе их создаются мелкие горные
предприятия, нередко для группы месторождений этого типа строятся
центральные обогатительные и заводские установки.
В табл. 2 для примера приводится группировка месторождений не-
которых полезных ископаемых по масштабу запасов. В табл. 3, состав-
ленной по В. И. Красникову, приведены данные по относительному рас-
пределению месторождений в зависимости от запасов руд и добычи ме-
таллов. Следует отметить явную современную тенденцию возрастания
экономического значения более крупных по запасам месторождений.
Концентрация запасов. При разработке месторождений
важно не только количество запасов полезного ископаемого, но и рас-
пределение запасов в пределах месторождения (число, форма, размеры
рудных тел, их взаимное расположение и условия залегания).
Таблица 2
Группировка месторождений по запасам
Полезные ископаемые Масштаб месторождений по запасам и значению
Уникальные (мировое значение) Крупные (общесоюзное значение) Средине (значение в пре- делах экономи- ческих районов) Мелкие (местное Значение)
Уголь и желез- ная руда Десятки миллиардов тонн Многие СОТНН миллионов и миллиардов тонн Многие десят- ки и сотни миллионов тонн Миллионы и десятки миллионов тонн
Медь, бокситы Сотни мил- лионов тонн Десятки мил- лионов тонн Миллионы тонн Сотни ТЫСЯЧ тонн
Свинец, цинк, никель Более десяти миллионов тонн Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн
Вольфрам, олово, молибден Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Тысячи тонн
Ртуть, сурьма, кадмий Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Тысячи тонн Сотни тонн
Золото Тысячи тонн Сотни тонн Десятки тонн До 1 т
Апатит Миллиарды тонн Сотии мил- лионов тонн Десятки мил- лионов тонн Миллионы тонн
Слюды Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Тысячи тонн
Пьезооптический кварц, исландский шпат, оптический флюорит Более ста тони Десятки тонн Более 1 т Сотни и де- сятки кило- граммов
23
Таблица 3
Относительное распределение месторождений по запасам и добыче руд
Масштаб месторождений
Продукция Крупные Средние Мелкие
запасы, % добыча, % запасы, % добыча, % запасы, % добыча, %
Железо 91 81 5 8 4 11
Медь 66 64 26 23 8 13
Свинец 39 29 37 39 24 32
Вольфрам 72 50 19 22 9 28
Молибден 51 40 37 27 12 33
Золото 85 70 13 19 2 11
Крупные запасы могут быть рассредоточены как по простиранию,
так и на глубину в одной маломощной залежи. Для вскрытия такого
месторождения требуется строительство нескольких рудников, крупные
капиталовложения, большие затраты на внутрирудничный транспорт.
Разработка характеризуется низкой производительностью подготови-
тельных и очистных работ, высокой себестоимостью сырья. При откры-
той разработке приходит в негодность большая площадь поверхности
земли, иногда высоко ценных угодий, требуются большие средства на
рекультивацию этих земель. Высокая концентрация полезного ископае-
мого при прочих равных условиях снижает отдельные капитальные за-
траты на строительство предприятия и расходы по разработке место-
рождения, повышает общую производительность труда. Очень важный
геолого-экономический параметр — концентрация запасов — определя-
ется мощностью и строением залежей, а также содержанием полезных
компонентов.
Концентрация полезного ископаемого и продуктивность месторож-
дения измеряются запасами на единицу площади месторождения или
на единицу углубки при разработке месторождения. Для сравнения ме-
сторождений необходимы оба эти показателя. В угольной промышленно-
сти пользуются показателем производительности пласта или пластов,
отражающим количество запасов угля на единицу площади месторожде-
ния. Продуктивность (производительность) месторождения может быть
такой, что месторождения в целом, отдельные его участки или залежи
разрабатывать экономически невыгодно.
Так как запасы месторождения могут быть сосредоточены в одной
или в нескольких залежах, следует различать продуктивность место-
рождения и залежи.
На первой стадии изучения месторождения обычно приближенно
определяют общую продуктивность месторождения и его общие запа-
сы. В процессе разведки выделяют и изучают отдельные залежи. Место-
рождение может включать очень много отдельных залежей полезного
ископаемого. Следует выделять основные (главные) залежи, которые
детально изучают в процессе разведки, и второстепенные, относительно
небольшие по запасам залежи, которые при разведке обычно изучают
менее детально, а отрабатывают попутно с основными. Второстепенные
залежи детально изучают в стадию эксплуатационной разведки.
По материалам детальной разведки запасы и продуктивность под-
считывают по каждой основной залежи отдельно, а запасы и их кон-
центрацию по месторождению в целом определяют суммированием ука-
занных показателей по отдельным залежам.
21
Геолого-промышленные типы месторождений. Изу-
чение геолого- и технико-экономических проблем разведки и эксплуата-
ции месторождений полезных ископаемых привело к идее их геолого-
промышленной группировки.
Общеизвестно разнообразие геологического строения месторожде-
ний полезных ископаемых. Можно сказать, что нет двух одинаковых ме-
сторождений даже одного и того же полезного ископаемого. Вместе с
тем практика горной промышленности показывает, что можно выделить
группы месторождений, которые наиболее эффективно разрабатывают.
Они характеризуются благоприятной комбинацией геолого-промышлен-
ных параметров. Но если можно выделить группу особенно благоприят-
ных месторождений, то и остальные месторождения могут быть разде-
лены на группы с точки зрения эффективности их использования. Так
возникла идея промышленной группировки месторождений.
При дальнейшем изучении этого вопроса наметилась довольно чет-
кая корреляция между промышленными и генетическими типами место-
рождений. Поэтому группировку месторождений по их промышленному
значению лучше называть геолого-промышленной.
Правильное отнесение месторождения к определенному геолого-
промышленному типу особенно важно на начальных стадиях его изуче-
ния, когда конкретных данных о нем еще мало. Это в значительной мере
предопределяет оценку его перспектив и направление дальнейших раз-
ведочных работ. На последующих этапах разведки уточнение геолого-
промышленного типа месторождения имеет большое значение.
Исходя из обобщенных типовых данных, планируется и проекти-
руется разведка, строятся проектные планы и разрезы, выбираются ра-
циональная система разведки, густота разведочной сети и последова-
тельность проведения работ. Интерполяция и экстраполяция разведоч-
ных данных опирается в значительной степени на сопоставление данных
разведки и эксплуатации однотипных месторождений.
Таким образом, хорошо разработанная геолого-промышленная
классификация месторождений полезных ископаемых совершенно необ-
ходима на всех стадиях изучения месторождений. Это важный источник
геологического обоснования обобщенных решений поисковых и разве-
дочных задач, так как метод аналогий имеет большое значение в гео-
логических построениях.
Значение отдельных геолого-промышленных типов месторождений
изменяется с ходом развития горнодобывающей и горнозаводской про-
мышленности (техники, технологии и экономики) и в связи с открытием
новых месторождений или отработкой ранее известных. За последние
30—50 лет в советской и мировой практике появились примеры, свиде-
тельствующие о временном характере рассматриваемого понятия.
К ним относится выдвижение в последнее время на первое место бед-
ных, но крупных по запасам меди и молибдена так называемых медно-
порфировых месторождений, штокверковых месторождений олова, воль-
фрама, молибдена, образовавшихся по благоприятным массивам гидро-
термально измененных пород, и др.
Растет-промышленное значение комплексных месторождений же-
леза, апатита, флогопита, вермикулита, меди, редких и редкоземельных
элементов карбонатитовой рудной формации, которые еще 10—15 лет
назад даже не упоминались в геолого-промышленных классификациях.
Колоссально возросло промышленное значение мощных буроугольных
залежей на востоке СССР — в Сибири и Казахстане (Экибастуз, Кан-
ско-Ачинский бассейн и др.).
Успехи обогащения, использование высокопроизводительной техни-
ки и технологии, особенно на открытых горных работах, обусловили эко-
номически выгодное вовлечение в промышленность месторождений с
бедными, но легкообогатимыми рудами, с очень большими запасами
25
сырья, например мощные толщи железистых кварцитов с содержанием
извлекаемого железа 20—25%. Промышленно перспективными в настоя-
щее время считаются месторождения комплексных руд с ценными эле-
ментами-спутниками цветных и благородных металлов и редкими зем-
лями, например золота, платиноидов; кобальта, германия, индия, церия,
тантала, ниобия и др.
Еще относительно недавно шли споры, по каким признакам строить
геолого-промышленную классификацию месторождений. Однако дискус-
сия привела к сближению точек зрения различных направлений. В на-
стоящее время широкое признание получили принципы выделения
промышленных типов рудных месторождений, сформулированные
В. И. Смирновым: I) генетический класс, 2) структура месторожде-
ния, определяющая локализацию рудных тел и их форму, 3) состав вме-
щающих пород и 4) минеральный состав руды.
Характеристика природных типов месторождений в инструкциях
ГКЗ по применению классификации запасов полезных ископаемых дана
на основе этих же принципов. В разработанных головными научно-ис-
следовательскими институтами Министерства геологии СССР указаниях
по оценке и методике разведки отдельных полезных ископаемых при вы-
делении промышленных типов месторождений учитываются те же ос-
новные черты их геологической характеристики.
Для практической работы следует пользоваться геолого-промыш-
ленными группировками месторождений отдельных полезных ископае-
мых, которые даются в инструкциях ГКЗ и указаниях Министерства
геологии СССР.
Однако нельзя считать, что проблема геолого-экономических основ
теории поисков и разведки месторождений полезных ископаемых полно-
стью разрешается одной только их геолого-промышленной классифи-
кацией.
Принадлежность к тому или иному геолого-промышленному типу
часто еще не может служить основанием для однозначного прогноза
о промышленном значении месторождения. Например, среди месторож-
дений железа, относимых к типу метаморфических (железистые квар-
циты), встречаются месторождения мирового значения (Кривой Рог,
КМА), средние месторождения (Оленья Гора), совсем мелкие место-
рождения на побережье Кольского залива и месторождения Мал. Хин-
гана, промышленное значение которых, несмотря на длительную развед-
ку, остается неясным.
Угольные бассейны с мировым значением — Кузбасс, Донбасс. Бас-
сейны областного значения — Сучан, а местного значения — карбоновые
месторождения Северного Кавказа и даже непромышленные, например
месторождения Домбаровского и Полтаво-Брединского угленосных рай-
онов Восточного Урала. Наконец, даже в одном и том же бассейне
имеется большое многообразие месторождений: от уникальных до не-
промышленных. Особенно много трудностей возникает при прогнозиро-
вании промышленного значения эндогенных гидротермальных место-
рождений, генетическая классификация которых часто недостаточно
разработана, строится на косвенных данных и поэтому дискуссионна.
По многим месторождениям, давно разрабатываемым и даже почти
полностью выработанным, дискуссии о их генезисе не закончены (Джез-
казган, Миргалимсай, Садон и др.).
Для надежного прогнозирования месторождений и геологического
обоснования рациональных направлений, систем и методов поисков и
разведки геолого-промышленную группировку месторождений необхо-
димо дополнять анализом геологических закономерностей, контро-
лирующих локализацию месторождений, их форму, строение и рас-
пределение вещественного состава, свойств и качества полезного иско-
паемого.
26
3. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Успешные поиски, разведка и оценка месторождений требуют все-
стороннего изучения как самих месторождений, так и их геологической
позиции в рудном поле, районе, зоне, поясе, бассейне. По результатам
такого изучения составляют карты, стратиграфические колонки, разно-
образные разрезы, планы, схемы, которые сопровождаются соответст-
вующими описаниями и разъяснениями. В совокупности это графическая
и словесная имитационная модель месторождения. В основе построе-
ния ее лежат некоторые установленные или предполагаемые простран-
ственные и временные закономерности, связывающие отдельные эле-
менты строения рассматриваемого геологического тела в единую си-
стему.
Наиболее важными для поисков, разведки и оценки месторождений
полезных ископаемых среди геологических наук являются стратигра-
фия, литология, тектоника, магматизм, метаморфизм, геоморфология,
геохимия, гидрогеология.
В литературе эти элементы геологии называют поисковыми предпо-
сылками, имея в виду, что они могут указывать на закономерности
размещения месторождений и соответственно являются основой для
прогноза и поисков полезных ископаемых. Ниже мы покажем, что гео-
логические предпосылки (факторы контроля) являются геологической
основой и для крупномасштабных разведочных прогнозов, т. е. для
решения задач разведки и геолого-экономической оценки месторожде-
ний полезных ископаемых.
При поисках, разведке и оценке имеет определяющее значение сово-
купность закономерностей, контролирующих месторождения. Но для
различных типов месторождений они могут комбинироваться по-раз-
ному и каждый из них проявляется весьма специфически. Поэтому целе-
сообразно их раздельное рассмотрение.
Стратиграфические предпосылки. Сущность стратиграфических за-
кономерностей, контролирующих месторождения полезных ископаемых,
заключается в том, что многие месторождения залегают в определен-
ных стратиграфических подразделениях геологического разреза.
Для месторождений некоторых полезных ископаемых, например
угля, железа, марганца, алюминия, фосфора, галоидов, характерна их
приуроченность к крупным стратиграфическим подразделениям в пре-
делах обширных территорий. Большее значение имеет приуроченность
полезных ископаемых к более дробным стратиграфическим подразде-
лениям— свитам, ярусам, горизонтам. По большей части такие зако-
номерности имеют местное значение — в пределах бассейна, района.
Например, для железных руд Криворожского бассейна существенно
важно расчленение криворожской серии пород протерозоя на три свиты
и характеристика признаков, которые позволяют выделить среднюю руд-
ную свиту этой серии и конкретные пласты руды. Для разведки в Куз-
нецком басейне важны признаки, по которым можно установить в об-
нажениях и особенно по керну скважин определенную угленосную свиту,
характеризующуюся в данном районе максимальной угленосностью
или наиболее ценными качествами углей. С этой точки зрения важно
знать стратиграфическое положение не только угленосной толщи, но и
отдельных свит, вплоть до отдельных горизонтов и пластов.
В этой связи возникает проблема максимально дробного стратигра-
фического расчленения продуктивных толщ и свит, синонимики плас-
тов полезного ископаемого, выделения и прослеживания опорных мар-
кирующих горизонтов. Биостратиграфические и современные методы аб-
солютного определения возраста в большинстве случаев для дробной
стратиграфии недостаточны. Для этого используются разнообразные
27
литологические методы, например метод циклического (ритмичного)
анализа осадочных толщ.
Важное значение в формировании многих остаточных и осадочных
месторождений имеют региональные перерывы в осадконакоплении.
Месторождения бокситов, фосфоритов, многие месторождения марганца,
древние погребенные россыпи золота залегают, как правило, в основа-
нии трансгрессивных серий пород. Например, Тихвинские и Северо-
Онежские месторождения бокситов залегают на размытых девонских от-
ложениях в подошве трансгрессивной серии нижнекарбоновых пород,
палеозойские бокситы Северного Урала (Красная Шапочка, Ивдель) в
основании трансгрессивной серии нижнего девона на верхнесилурийских
известняках, бокситы Тургайского прогиба на закарстованной поверх-
ности палеозойских известняков в подошве трансгрессивно залегающих
нижнемеловых отложений.
Чиатурское месторождение марганца залегает на известняках верх-
него мела в основании олигоценовой трансгрессии. Никопольские ме-
сторождения марганца расположены в породах олигоценового возраста,
которые залегают непосредственно на размытой поверхности докемб-
рия. Месторождения марганца Северного Урала (Полуночное, Марсят-
ское) связаны с неогеновой трансгрессией и залегают на палеозойских
образованиях восточного склона Урала.
В европейской части СССР широко развиты фосфоритовые место-
рождения желвакового типа, связанные с сеноманской трансгрессией.
Главный пласт фосфоритов Егорьевского месторождения (Московская
обл.) залегает на размытой поверхности юрских отложений в основа-
нии трансгрессивной серии пород верхневолжского возраста.
Размеры, форма и мощность рудных тел месторождений этой груп-
пы, а во многих случаях строение залежей и качество полезного иско-
паемого определяются характером поверхности и составом пород под-
стилающих образований, характером и длительностью трансгрессии.
Для поисков, разведки и оценки месторождений полезных ископае-
мых важна точная датировка стратиграфического перерыва и начала
фазы развития трансгрессии.
Стратиграфическая закономерность размещения эндогенных место-
рождений имеет, как правило, вторичный характер — они локализуются
в стратиграфически выдержанных горизонтах «благоприятных» пород
или контролируются горизонтами литологических разностей пород, вы-
полняющих роль экрана при образовании гидротермальных месторож-
дений. Здесь более правильно говорить о литологическом контроле, но
стратиграфические закономерности следует использовать при поисках
и разведке.
Такая стратиграфическая приуроченность эндогенных месторожде-
ний довольно распространена и ее всегда необходимо выявлять, изу-
чать и использовать в поисковых и разведочных целях.
Так, на Алтае большее число полиметаллических месторождений
приурочено к вулканогенно-осадочным породам среднего девона; зна-
менитые колчеданные месторождения Урала связаны с полосой эффу-
зивных так называемых зеленокаменных пород силурийско-девонского
возраста; магнетитовые месторождения Тургайского прогиба приуро-
чены к карбонатным и эффузивно-осадочным породам валериановской
свиты нижнекарбонового возраста.
Для поисковых целей можно использовать и возраст изверженных
пород, имея в виду специализированную рудоносность массивов разного
возраста в одном и том же регионе. Примеры такой специализации не-
однократно отмечались для Казахстана, Забайкалья, Якутии и Северо-
Востока СССР.
Значение стратиграфического контроля месторождений для поис-
ков, разведки и оценки их трудно переоценить. По карте легко оконту-
28
рить площади распространения отложений благоприятных стратигра-
фических подразделений и тем самым ограничить площадь поисков. Оче-
видно, чем более дробно стратиграфическое расчленение и более четко,
точно и определенно выявлена приуроченность месторождения к стра-
тиграфическому подразделению, тем больше можно сократить площадь
поисков, целеустремленно их направить и повысить результатив-
ность.
При разведке локализация месторождения в определенном страти-
графическом подразделении позволяет на основании геологической
карты и минимальных разведочных данных строить прогнозные разрезы,
планы и проекции рудных залежей, определять элементы залегания в
заданных точках, обоснованно моделировать тектоническую структуру
месторождения, как складчатую, так и дизъюнктивную. Стратиграфи-
ческое положение ископаемого угля в толще отложений бассейна позво-
ляет обоснованно предполагать степень метаморфизма угля, т. е. прог-
нозировать качество полезного ископаемого. Эта же закономерность
может служить основой для прогнозирования физических свойств по-
род, что очень важно при интерпретации геофизических данных.
Стратиграфическая закономерность позволяет на основании геоло-
гической карты и разрезов наиболее обоснованно выбирать точки зало-
жения разведочных выработок, решать вопрос об окончании бурения
скважин, обоснованно интерполировать данные между точками наблю-
дения и тем самым разрежать разведочную сеть. Общеизвестно, что раз-
ведка осадочных месторождений с четко выраженным стратиграфиче-
ским контролем, как правило, значительно проще, дешевле и достовер-
нее.
Для эндогенных месторождений, не сингенетичных осадочным обра-
зованиям, в которых они локализованы, роль стратиграфии в значитель-
ной мере снижается. Однако и для этой группы месторождений в пол-
ной мере сохраняется поисковое значение стратиграфических предпо-
сылок. Их следует использовать в комплексе с другими геологическими
закономерностями для структурных построений и соответственно для
разведочных прогнозов.
Литологические предпосылки. Термин «литология» охватывает три
стороны учения об осадочных породах: 1) методику их изучения; 2) ве-
щественный состав, строение и генезис отдельных типов пород и 3) об-
щую теорию осадочного породообразования (литогенеза).
Одно из фундаментальных понятий в литологии — осадочная фа-
ция — обстановка осадконакопления, овеществленная в горной породе.
Все осадочные породы, в том числе и руды осадочного происхождения,
представляют собой отдельные фации. Д. В. Наливкин установил сле-
дующую иерархию фаций: а) фация; б) группа сходных фаций — Сер-
вия; в) группа сервий образует нимию — формацию.
Залежь осадочного полезного ископаемого — особая фация, входя-
щая в определенную закономерно образованную сервию, а также и в
формацию.
Разумеется, что такой стройный ряд имеет место только в идеали-
зированном виде. В натуре фациальные ряды и во времени, и в прост-
ранстве, как правило, нарушаются.
Смена фаций происходит вследствие тектонических движений в об-
ластях сноса и накопления осадков и в связи с изменениями особенно-
стей (деталей) палеогеографических ландшафтов. Эти смены могут
быть постепенными или резкими. Кроме того, палеогеографические ус-
ловия сами определяются тектоническими движениями и процессами
эрозии (абразии) и осадконакопления. Поэтому осадочная фация фор-
мируется в результате сложных взаимосвязанных процессов и усло-
вий, которые затушевывают общую закономерную связь между фа-
циями.
29
Часто происходит выпадение некоторых фаций из идеального зако-
номерного их набора главным образом вследствие прекращения осадко-
образования пли размыва уже отложившихся осадков.
Вопросы литологического и фациального анализа осадочных по-
род, как отмечено выше, составляют предмет особой геологической на-
уки — литологии. Литологические исследования реализуются в виде
схем строения осадочной толщи, литологических карт, профилей и раз-
резов. Из этих материалов определяют конкретные общие и локальные
закономерности размещения осадочных месторождений полезных иско-
паемых в данном районе или бассейне, руководствуясь которыми ре-
шают поисковые и разведочные задачи: где проводить поисковые ра-
боты, как размещать разведочные выработки, как интерполировать
данные между разведочными точками и экстраполировать их за пре-
делы контура, образованного этими точками.
Наличие литологических схем, карт и профилей обязательно для
научно обоснованного проведения поисков и разведки осадочных ме-
сторождений и обобщения полученных материалов. Их составление вхо-
дит в комплекс геологической съемки в пределах угольных железоруд-
ных, бокситоиосных, соленосных, фосфоритовых и других бассейнов и
районов распространения месторождений осадочного происхождения.
Литолого-фациальные предпосылки должны рассматриваться в ком-
плексе со стратиграфическими. Выше отмечено, что для дробного рас-
членения осадочных толщ используются литологические методы и, в
частности, метод фациально-циклического расчленения их. С другой
стороны, конкретные литологические закономерности, которые исполь-
зует геолог-разведчик, могут быть надежно выявлены при достоверной
идентификации (синонимике) толщ и отдельных слоев.
Последняя задача в отношении залежей полезного ископаемого —
одна из важнейших в разведке для их оконтуривания, геометризации,
построения структурно-тектонических моделей, определения изменчи-
вости качества полезного ископаемого и т. п.
Детальный литологический анализ состава и строения осадочных
пород во многих случаях позволяет однозначно установить положение
кровли и почвы пластов и нормальную последовательность пород, что
очень важно для структурных построений.
Для практических целей недостаточно общее положение, что ис-
копаемые угли — болотная фация, развивающаяся в прибрежно-мор-
ской или континентальной обстановке в условиях увлажненного и теп-
лого климата. Для образования угля «не противопоказаны» и отложе-
ния открытого моря, например для Донбасса и других паралических
бассейнов, где угольные пласты соседствуют с морскими отложениями
(известняками, глинистыми сланцами с фауной открытого моря и явно
морскими песчаниками и гравелитами). При этом под морскими слоями
здесь часто залегают наиболее выдержанные угольные пласты.
Важное значение для целей разведки и оценки угольных пластов
(изменчивости, мощности и качества угля) имеют местные закономер-
ности — в масштабе бассейна и даже отдельных районов. Нет также
большой пользы от общего правильного утверждения, что бокситы на-
ходятся ближе к береговой линии трансгрессирующего моря, чем залежи
марганца. Ни одно крупное месторождение бокситов не было найдено
там, где известны месторождения марганцевых осадочных руд, как и
наоборот. Практически намного важнее местная закономерная связь
размещения залежей бокситов с субстратом площадей, на которые рас-
пространяется бокситоносная трансгрессия.
В каждом районе необходимо ставить литологические исследования
и использовать конкретные литолого-фациальные закоиомериости, конт-
ролирующие образование осадочных месторождений. Литологический и,
в частности, минеральный и химический состав, текстура и структура,
30
физические свойства пород (пористость, крупность зерен) также влияют
на размещение эндогенных руд.
Средн горных пород можно выявить особенно благоприятные
для взаимодействия с рудоносными растворами. В этом отношении вы-
деляются известняки, доломиты и эффузивно-осадочные породы, по ко-
торым развиваются метасоматиты, в том числе скарны с медными, воль-
фрамовыми, молибденовыми и золотыми рудами. Многочисленные свин-
цово-цинковые руды локализуются в карбонатных породах (Средняя
Азия, Центральный Казахстан, Забайкалье). Песчаники во многих мес-
тах вмещают преимущественно оловянно-вольфрамовые руды (Тихо-
океанский рудный пояс). По В. Д. Никитину, минеральный состав пег-
матитов, степень н характер их ослюденения зависят от минерального
и химического состава вмещающих пород: промышленные концентра-
ции мусковита несут пегматиты, залегающие среди метаморфических
пород плагиоклазового состава (бедные калием), и они отсутствуют в
пегматитах среди микроклиновых (богатых калием) пород.
Магматические предпосылки. В основе магматических предпосылок,
контролирующих размещение месторождений полезных ископаемых,
лежит представление о генетической связи эндогенных месторождений с
магматическими процессами. В соответствии с этими представлениями
рудное вещество выносится из глубин в более верхние зоны коры и на
ее поверхность вместе с магмой или в связи с магматической деятель-
ностью. Многочисленные примеры такого явления отмечаются при изу-
• чении современной вулканической деятельности. На основании огромного
опыта изучения месторождений полезных ископаемых эмпирически уста-
новлены определенные признаки связи изверженных пород и эндоген-
ных месторождений, которые могут рассматриваться в качестве магма-
тического контроля их размещения.
Главнейшими из таких признаков являются: I) одновременность
образования; 2) одинаковые фациально-глубинные условия образова-
ния; 3) связь определенных по составу изверженных пород и месторож-
дений; 4) связь с интрузивными дайками; 5) закономерности простран-
ственного размещения месторождений по отношению к массивам из-
верженных пород; 6) геохимические признаки.
Одновременность образования изверженных пород и эндогенных
месторождений может быть обоснована, если те и другие залегают в
породах одного возраста и перекрыты более молодыми одновозрастиыми
породами.
Залегание месторождений и комплексов одновременных с ними из-
верженных пород под породами одного возраста наблюдается очень
редко. Большей частью одновозрастность устанавливается по наличию
в базальных конгломератах, покрывающих рудную свиту, рудной галь-
ки и гальки соответствующих изверженных пород. Поэтому рассмат-
риваемый признак обычно может быть установлен только в пределах
широкого возрастного интервала.
Одинаковые условия образования определяются тем, что с обла-
стями развития абиссальных фаций изверженных пород связаны глубин-
ные, хорошо дифференцированные фации месторождений, соответствен-
но с гипабиссальными фациями пород — месторождения средних глу-
бин и с приповерхностными вулканогенными фациями пород — специфи-
' ческий комплекс месторождений.
Связь определенных по составу изверженных пород и месторожде-
ний полезных ископаемых — фактор контроля, видимо, наиболее оче-
видный, который используется при поисках достаточно часто. Однако
> следует иметь в виду, что некоторые полезные ископаемые встречаются
! с интрузиями весьма широкого диапазона, например медь, золото, же-
лезо и др. Вместе с тем гранодиоритовые интрузии контролируют раз-
нообразные послемагматические месторождения полезных ископаемых.
31
Связь с конкретными интрузиями устанавливается с трудом и не всегда
определенно. Поэтому, несмотря на кажущуюся очевидность рассмат-
риваемого фактора контроля, к использованию его следует относиться
очень осторожно.
Наиболее определенно установлена связь некоторых полезных ис-
копаемых с ультраосновными и основными породами. С дунитами и
перидотитами связаны месторождения хрома, платины и алмазов. Они
залегают в виде шлиров, штоков н труб внутри массивов указанных
пород и их дифференцированных разновидностей, нередко измененных
и превращенных в змеевики, эклогиты, кимберлиты. В массивах пирок-
сенитов и продуктов нх дифференциации залегают руды титаномагне-
титового состава в виде крупных тел неправильной формы, жил и што-
ков.
В этих же породах встречаются вкрапленные руды пирита, иногда
содержащие медь. С серпентинитами связаны месторождения асбеста.
В массивах оливинитов, пироксенитов и перидотитов, окруженных нефе-
линовыми сиеннтамн, залегают месторождения флогопита и вермику-
лита. С габбро-норнтамн и их дифференцированными разностями свя-
заны месторождения медно-ннкелевых руд, содержащих платиноиды.
С основными породами связаны главнейшие месторождения исланд-
ского шпата, со средними и кислыми по составу изверженными поро-
дами (диоритами, гранодиоритами, гранитами и аляскитами) — очень
широкий ряд месторождений: железа, цветных и редких металлов, пьезо-
оптического кварца и др. Некоторые из них, главным образом высоко-
температурные, локализованы в грейзенах н скарнах. Например, место-
рождения лития, тантала, вольфрама, олова, молибдена, меди явно
контролируются массивами изверженных пород, залегая преимущест-
венно в эндо- и экзоконтактах этих массивов.
Для большей части низкотемпературных месторождений меди, по-
лиметаллов, ртути, сурьмы и других даже пространственная связь с
изверженными породами часто не устанавливается. Магматический
контроль в размещении месторождений полезных ископаемых, особенно
гидротермальных, затушевывается еще и тем, что для многих случаев
доказана высокая вероятность концентрации рудных минералов не за
счет выноса из магматических очагов, а за счет выщелачивания ценных
компонентов на месте из вмещающих горных пород. Это литологиче-
ский, а не магматический контроль, хотя, вероятно, и в этих случаях
активность магмы играет существенную роль. В целом значение из-
верженных пород среднего и кислого состава для поисков следует при-
знать ограниченным. Роль их сводится к следующему общему поло-
жению: поиски следует начинать с изучения контактов таких массивов
с наиболее благоприятными для локализации оруденения вмещающими
породами (известняками, эффузивами, песчаниками). Однако нельзя
относить к бесперспективным контакты с другими породами, так же как
и площади, удаленные от контактов.
Более отчетливо выражена закономерная связь месторождений по-
лезных ископаемых со щелочными интрузиями и, в частности, с масси-
вами карбонатитов. Они контролируют весьма большое число полезных
ископаемых: апатит, флогопит, вермикулит, железо, титан, медь, ниобий,
тантал, стронций, церий, цезий, индий, цирконий, торий и др. Как пра-
вило, месторождения магматического и метасоматического происхожде-
ния залегают в массивах щелочных изверженных пород. Характерны
руды сложного, комплексного состава. Многие из месторождений кар-
бонатитовой формации по масштабу запасов и качеству сырья относятся
к уникальным, имеющим мировое значение.
Наиболее перспективные массивы представляют собой глубокодиф-
ференцированные комплексы щелочных пород. Для них характерна от-
четливо выраженная вертикальная и горизонтальная зональность строе-
32
ния, с которой закономерно связано размещение полезных ископаемых.
Как типичных представителей этой рудной формации можно рассматри-
вать массив Сокли в Северной Финляндии, Люлякоп (Полабора) в Юж-
ной Африке. Гидротермальные месторождения в экзоконтактах щелоч-
ных массивов менее характерны.
За счет физического или химического разрушения изверженных по-
род во многих случаях образуются обломочные (элювиальные, делюви-
альные, аллювиальные), остаточные инфильтрационные и осадочные ме-
сторождения. Во всех этих случаях минеральный и химический состав
месторождений в той или иной степени определяется составом материн-
ских пород. Однако не всегда легко установить источник минералов и
химических элементов, за счет которых возникли те или иные место-
рождения.
Продукты разрушения изверженных пород могут переноситься на
значительные расстояния, а осадочные месторождения нередко бывают
переотложенными. Тогда связь с материнскими изверженными породами
устанавливается с большим трудом.
За счет разрушения ультраосновных пород образуются россыпные
месторождения платины и алмазов (Сибирь). На площадях развития
ультраосновных изверженных пород в условиях пенеплена расположены
остаточные месторождения железа, содержащие значительное количе-
ство никеля, кобальта, марганца, хрома (крупнейшие месторождения
Кубы, Елизаветинское месторождение на Урале). Иногда в подобных
месторождениях содержание никеля достигает такой величины, что их
целесообразно разрабатывать на никель (многие месторождения на
Южном Урале, месторождения Греции, Албании и Др.).
Перечисленные примеры показывают, что для большого числа экзо-
генных месторождений установлена пространственная и генетическая
связь с ультраосновными породами, и, следовательно, выявление мас-
сивов ультраосновных пород в этом случае имеет большое поисковое
значение.
С основными эффузивными породами (порфириты, мелафиры и их
туфы) связаны инфильтрационные месторождения медистых песчаников,
но они могут быть расположены на значительном удалении от указан-
ных изверженных пород. Подобные месторождения известны в При-
уралье, Новой Мексике (США), Боливии.
С изверженными породами кислого состава связана большая груп-
па экзогенных месторождений. В результате физического выветривания
этих пород образуются элювиальные, делювиальные и аллювиальные
месторождения золота, монацита, олова, вольфрама, тантала и др. Все
эти месторождения могут быть расположены непосредственно в преде-
лах массивов указанных изверженных пород (элювиальные месторож-
дения) или в удалении от них (делювиальные, аллювиальные).
При физико-химическом разрушении гранитных пород, богатых гли-
ноземом, возникают латеритные месторождения глинозема (Австралия,
Африка и др.). Иногда в подобных месторождениях концентрируется
золото за счет коренных пород, где оно находилось в рассеянном со-
стоянии (месторождения Австралии — округ Калгурли и Французской
Гвианы).
В результате каолинового выветривания кислых кристаллических
пород (особенно пегматитов), содержащих небольшое количество же-
леза, образуются месторождения каолинов (на Украине Глуховцы, Тур-
бово, Просяное и др., на Урале район Магнитогорска).
Закономерное расположение месторождений относительно интру-
зивных тел имеет также важное поисковое значение. Пространственное
положение, масштаб, строение месторождений, генетически связанных
с интрузиями, зависят от следующих главных факторов: формы, элемен-
3 Зак. 32! 33
тов залегания и характера поверхности интрузивов, их размера, строе-
ния и глубины эрозионного среза.
Для поисков месторождений, связанных с основными и ультраос-
новными интрузиями, имеет значение установление формы интрузивов,
особенно контуров лополитов и строения «дна», так как в углублениях
последнего расположены обычно магматические рудные месторождения
(придонные медно-никелевые руды).
При поисках месторождений, связанных с изверженными породами
кислого состава, существенную помощь оказывает выяснение формы
поверхности интрузивных массивов. На участках пологого погружения
кровли и в апикальных частях интрузивов залегают гидротермальные
месторождения, нередко распределенные по зонам, которые характери-
зуются разным минеральным составом. Зоны минерализации при этом
имеют значительную ширину. На участках крутого погружения кровли
интрузива ширина зон гидротермальных месторождений значительно
уже.
Для большей части месторождений, связанных с ультраосновными,
основными и щелочными породами, часто устанавливается прямая за-
висимость их масштаба от размеров массива. Крупные месторождения
магматического происхождения расположены обычно в пределах боль-
ших интрузивов. Однако известны случаи, когда крупные интрузивные
тела не содержат месторождений.
С крупными интрузиями среднего и кислого состава связано обра-
зование большого числа эндогенных и экзогенных месторождений.
Важное поисковое значение имеют также площади развития малых
интрузий: штоков и даек. Большинство геологов считает, что между ма-
лыми интрузиями и месторождениями существует парагенетическая
связь, так как эти интрузии и ассоциирующие с ними месторождения
являются самостоятельными производными глубоких магматических
очагов. Обычно чем разнообразнее состав и возраст малых интрузий,
на данной площади, тем она более рудоносна.
По отношению к малым интрузиям месторождения могут быть рас-
положены:
1) на тех же площадях, где находятся дайки и штоки изверженных
пород, но без видимой связи с этими породами;
2) внутри или по периферии штоков или даек;
3) сами штоки и дайки иногда являются рудными телами, содер-
жащими вкрапленные руды.
Многочисленный фактический материал свидетельствует о том, что
число, масштаб, минеральный состав и расположение эндогенных место-
рождений зависят от глубины эрозионного среза крупных интрузивов.
В. И. Смирнов выделяет три уровня эрозионного среза гранитных
интрузивов.
1. Эрозионный срез проходит вблизи поверхности интрузива, но не
срезает ее. Наличие интрузива предполагается на основании установ-
ления даек изверженных пород, гидротермального изменения вмещаю-
щих пород и по присутствию гидротермальных месторождений. При бла-
гоприятной литолого-структурной обстановке в этих условиях возможно
накопление телетермальных месторождений свинца, цинка, меди, ртути,
сурьмы и др.
2. Если эрозия срезает лишь верхние части интрузива и на эрозион-
ной поверхности наблюдается чередование площадей, сложенных инт-
рузивными и вмещающими породами, то такая обстановка максимально
благоприятна для нахождения постмагматических месторождений как в
породах кровли, так и в самом интрузиве. При этом в плане место-
рождения иногда расположены вокруг интрузива по характеру минера-
лизации зонально.
34
3. При глубоком эрозионном срезе интрузивов менее вероятно на-
хождение связанных с ними эндогенных месторождений.
Глубина эрозионного среза интрузива имеет значение также для
поисков месторождений, связанных с ультраосновными, основными и
щелочными породами. Установление уровня эрозионного среза массива
в этих случаях позволяет определить положение придонных и «висячих»
залежей вкрапленных руд, протяженность и глубину оруденения, крае-
вых залежей, а в случае приуроченности оруденения к определенным
стратифицированным горизонтам — выявить положение тел в простран-
стве, а также площади оруденения на различных горизонтах.
Иногда наблюдается закономерный переход от месторождений вы-
сокотемпературных к низкотемпературным по мере удаления от мас-
сива. Зоны более или менее однотипного состава месторождений как
бы опоясывают гранитные интрузии.
Классическим примером подобной зональности являются неодно-
кратно описанные в литературе Корнуольские месторождения (Англия).
Они изучаются и эксплуатируются на протяжении нескольких столетий
и вскрыты на глубину более 1 км. Здесь установлена следующая за-
кономерность в распределении месторождений относительно гранитной
интрузии, являющейся источником рудного вещества: в самом гранит-
ном массиве расположены кварц-турмалиновые жилы с касситеритом;
вблизи интрузива жилы помимо касситерита содержат вольфрамит; не-
сколько дальше от интрузива жилы переходят в вольфрамово-медные
со станнином; еще дальше они приобретают халькопирит-борнитовый
состав, а жильные минералы здесь представлены уже кварцем и флюо-
ритом; в следующей зоне появляется никель-кобальт-урановое орудене-
ние также с кварцем и флюоритом; затем присутствуют сульфиды
свинца и цинка с серебром и сопровождающие их жильные минералы —
кварц и барит; отдаленные от интрузива участки оруденения характе-
ризуются сурьмой, а еще дальше оно представлено карбонатами же-
леза и марганца.
Следует еще раз подчеркнуть, что магматические предпосылки
часто имеют локальное значение, могут быть использованы в пределах
данного рудного района или поля и, следовательно, их необходимо
выявлять, изучать или проверять для каждого нового района.
Тектонические предпосылки. Как известно, история развития основ-
ных геотектонических структурных элементов (геосинклиналей, плат-
форм, областей автономной активизации) принципиально различна.
Естественно поэтому, что и месторождения полезных ископаемых, рас-
положенных в пределах их, существенно отличаются как по составу,
так и по предпосылкам, используемым для оценки перспектив этих
месторождений.
Для геосинклинальных областей характерны главным образом
разнообразные по минерализации эндогенные месторождения. Первич-
но-осадочные месторождения здесь подвергаются значительным вторич-
ным изменениям, глубокому метаморфизму, иногда разрушению (на-
пример, месторождения каустобиолитов, цементных известняков
и т. п.).
Платформы — области развития преимущественно разнообразных
осадочных месторождений и месторождений выветривания. Для этих
территорий характерны те эндогенные месторождения, которые свя-
заны с основными, ультраосновными и щелочными изверженными поро-
дами.
Очень перспективны для ряда полезных ископаемых области, пере-
ходные от геосинклиналей к платформам, передовые и краевые про-
гибы, парагеосинклинали и т. п. К таким тектоническим структурам
приурочены крупнейшие нефтеносные и угленосные бассейны.
3* 35
В последние 10—15 лет получило широкое распространение пред-
ставление о зонах активизации, которые развиваются в пределах более
древних стабилизированных геосинклиналей. Зоны активизации харак-
теризуются новым более молодым комплексом изверженных пород и бо-
лее молодыми месторождениями, которые накладываются на более
древний комплекс. Это области, особенно благоприятные для локали-
зации разнообразных месторождений. В СССР примерами таких обла-
стей можно считать Забайкалье, Таймыр, Северо-Восток Сибири, воз-
можно, Кольский полуостров.
Образование и размещение месторождений различных полезных ис-
копаемых контролируется сложной историей развития геотектонических
структур. Данные геоструктурного анализа являются основными для
построения мелкомасштабных металлогенических и прогнозных карт и
соответственно для обоснования и оценки поисков перспектив целых
регионов.
В качестве более конкретных предпосылок используются частные
тектонические структуры различного порядка — от региональных глу-
бинных разломов и зон складчатости до отдельных элементов складок,
разрывных нарушений, вплоть до систем трещин кливажа.
Региональные тектонические структуры выступают как фактор,
контролирующий проявление магматизма, размещение массивов извер-
женных пород и связанных с ними месторождений полезных ископаемых.
В этом отношении в последнее время уделяется большое внимание риф-
товым зонам, как океаническим, так и межконтинентальным. Подчи-
ненные структуры (следующих порядков) могут являться, с одной сто-
роды, рудоподводящими, а с другой — благоприятными для локализа-
ции рудной минерализации. Особенно большое значение они имеют для
выявления эндогенных месторождений и месторождений жидких и га-
зообразных полезных ископаемых.
В складчатых областях особенно благоприятны для локализации
эндогенной минерализации антиклинальные складки. При этом круп-
ные антиклинальные сооружения контролируют рудные провинции или
рудные районы, а в пределах антиклинальных складок более высоких
порядков расположены отдельные месторождения. По В. М. Крейтеру,
более 90% рудных поясов, связанных со складчатыми нарушениями,
приурочено к антиклинориям и антиклиналям.
Небольшое количество месторождений бывает приурочено к пере-
гибам шарниров складок и изгибам крыльев, а также к местам их пере-
сечения разрывными нарушениями.
Большое значение для пространственного размещения месторожде-
ний имеют разрывные тектонические нарушения. Прежде всего следует
отметить крупные и сложные зоны разломов и смятия, которые разви-
ваются по окраинным частям платформ и границам жестких массивов,
находящихся в пределах складчатых областей. Они имеют региональ-
ный характер; их протяженность иногда достигает нескольких тысяч
километров, ширина — десятков и сотен километров. Указанные зоны
контролируют пространственное положение рудных провинций и рудных
поясов.
В пределах Алтае-Саянской складчатой области В. А. Кузнецов
установил шесть глубинных разломов, проходящих по границам геоан-
тиклиналей и геосинклиналей. Эти глубинные разломы контролируют
пространственное размещение ультраосновных интрузий и связанных
с ними месторождений полезных ископаемых, а также более поздние
гидротермальные месторождения железа, полиметаллов, ртути.
Подобным же примером является Верхоянский разлом, прослежен-
ный более чем на 1000 км вдоль границы Верхоянской складчатой об-
ласти с Колымской плитой.
36
С таким же типом структур связаны медно-полиметаллический пояс
Скалистых гор Северной Америки, протягивающийся на 1500 км и име-
ющий ширину около 100 км, а также рудные пояса, окаймляющие Ка-
надский щит, плато Колорадо и др.
С меньшей по масштабу Иртышской зоной смятия В. П. Нехоро-
шей связывает три рудных пояса северо-западного направления: Кал-
бинский оловянно-вольфрамовый, расположенный юго-западнее указан-
ной зоны смятия, полиметаллический пояс, находящийся северо-восточ-
нее этой зоны, и вольфрамо-молибденовый пояс в западной части Гор-
ного Алтая.
С глубинными региональными разломами, расположенными в ос-
новании платформ, связана группа эндогенных месторождений: суль-
фидные медно-никелевые (Норильск, Монче-Тундра и др.), алмазонос-
ные (Сибирь, Южная Африка, Бразилия), урановые (Канада, Африка),
золоторудные (Канада) и др.
Крупные сбросы, сдвиги и надвигн значительно меньших масшта-
бов, чем описанные выше, по отношению к складкам бывают согласные
или секущие. Длина их исчисляется десятками и первыми сотнями ки-
лометров. Такие нарушения являются рудоподводящими, а сами место-
рождения расположены в структурах второго и третьего порядка. При-
мером подобного структурного контроля являются рудные пояса на Ура-
ле, в Средней Азии, Западной Сибири и др.
Отдельные месторождения, а также рудные столбы в пределах руд-
ных тел контролируются локальными структурами. Например, известно,
что рудные тела часто залегают в шарнирах складок, зонах дробления,
трещинах разнообразного генезиса, по плоскостям сколов, напластова-
ния, расслаивания и т. п.
Локализация рудных тел внутри массивов изверженных пород свя-
зана с внутренним строением, степенью дифференциации и раскристал-
лизации последних, а также обусловлена их внутренней тектонической
трещиноватостью.
Поэтому большое значение имеет изучение «расслоенных» интру-
зивов, так как оруденение иногда связано с определенными их горизон-
тами.
Локализация оруденения бывает приурочена к линейным и плос-
костным структурам течения. Так, Н. А. Елисеев считал, что уральские
месторождения хромита, сульфидные месторождения Седбери и ряд
других приурочены к плоскостным структурам течения.
Изучение первичной трещиноватости интрузивов очень важно для
выявления постмагматических и позднемагматических месторождений,
так как они могут быть приурочены к определенным системам этой тре-
щиноватости.
Локальные тектонические нарушения имеют важное значение при
детальных поисках и разведке месторождений. В. И. Смирнов выделяет
20 типов рудных тел, контролируемых определенными структурами.
Детально эти вопросы рассматриваются в курсе «Структуры рудных
полей и месторождений».
Для прогнозирования разведки и оценки месторождения часто ре-
шающее значение имеет анализ конкретной тектоники его и, в частно-
сти, выделение и характеристика элементов дорудной, внутрирудной и
особенно послерудной тектоники. Правильное понимание систем после-
рудных дислокаций и количественная их характеристика позволяют по
дискретным разведочным и эксплуатационным данным обоснованно гео-
метризировать тела полезных ископаемых, что совершенно необходимо
для проектирования детальной и эксплуатационной разведки, обосно-
вания системы и густоты разведочных выработок, выбора места зало-
жения каждой из них.
37
Часто для полноты характеристики тектонических условий место-
рождения следует проводить детальное минералогическое и структур-
ное изучение дайкового и жильного комплекса рудных и безрудных тел,
развитых на месторождении.
Для разведчика полезен совет — не жалеть сил, внимания и техни-
ческих средств на изучение конкретных деталей тектоники месторожде-
ния в целях выявления ее закономерностей. Вопросы геометризации
тектонического строения месторождений часто являются наиболее
трудными при разведке.
Геохимические предпосылки. Геохимические закономерности при-
обретают все большее значение при поисках и разведке месторождений
полезных ископаемых. Сущность их заключается в закономерностях
поведения химических элементов в земной коре, обусловленных свой-
ствами самих элементов, физико-химической обстановкой и особенно-
стями геологических процессов.
Для поисковых целей представляют интерес следующие главные
геохимические закономерности:
1) поведение химических элементов в процессах эндогенного рудо-
образования и, в частности, в процессах метаморфизма и метасома-
тоза;
2) поведение химических элементов при экзогенных процессах, и,
в частности, в зоне окисления;
3) парагенетические закономерные ассоциации элементов, минера-
лов и месторождений.
Фактические материалы показывают, что часто в рудоносных инт-
рузиях, продуктивных осадочных и метаморфических толщах наблюда-
ется повышенное содержание определенных элементов по сравнению
с кларковым. Так, в продуктивных породах Рудного Алтая отмечается
повышенное содержание (в несколько раз по сравнению с кларковым)
свинца, цинка, серебра; в оловоносных интрузиях — олова, редких эле-
ментов и др. Следовательно, на основании повышенного содержания
рудных компонентов можно считать определенные породы и районы их
распространения потенциально рудоносными. Существенно важно по-
ведение химических элементов, их ассоциаций и соединений при изме-
нениях среды в процессах метаморфизма, метасоматоза в глубинных
зонах и окисления в приповерхностной зоне. Геохимические закономер-
ности, выявленные при этом, являются основанием для геологических
прогнозов об изменениях оруденения на глубину и по площади. Иссле-
дование этих важнейших для поисков и разведки вопросов — задача
генетической минералогии и учения о геологии месторождений полезных
ископаемых.
Большую помощь при поисках оказывают первичные и вторичные
ореолы рассеяния компонентов, возникающие вблизи рудных тел в про-
цессе их образования или разрушения. Они относятся к поисковым при-
знакам и рассмотрены ниже.
Парагенетические ассоциации элементов, минералов и месторожде-
ний также с успехом используются при выборе направления и прове-
дения поисковых работ, а также для перспективной оценки найденных
объектов.
Использование парагенеза элементов может оказать существенную
помощь при поисках одних элементов по наличию других и при оценке
поискового значения ореолов рассеяния рудных элементов в извер-
женных, осадочных и метаморфических породах.
При оценке обнаруженных месторождений и рудопроявлений зна-
ние парагенезиса элементов позволяет установить весь комплекс глав-
ных, второстепенных и рассеянных элементов. Например, в свинцово-
цинковых рудах обычно присутствуют Ag, Cd и другие элементы, в же-
38
лезных рудах — Мп, V, Bi, Со, в месторождениях урана — Ni, Со, Си
или Со, Bi, Ni, Ag.
Как известно, существуют первичные и вторичные ассоциации ми-
нералов. Примерами первичной ассоциации являются галенит, сфале-
рит; киноварь, золото и кварц; пирит и халькопирит; алмаз и пироп;
мусковит и полевой шпат и т. п. Ассоциации вторичных минералов, раз-
вивающиеся по первичным, могут быть следующие: по галениту разви-
ваются англезит и церуссит, по сфалериту — смитсонит и каламин, по
арсенопириту — скородит, по кобальтину — эритрин и т. д. Большое по-
исковое значение имеет также парагенезис месторождений полезных
ископаемых, который позволяет по наличию одних видов полезных ис-
копаемых искать другие. Примерами такого парагенезиса являются эн-
догенные месторождения хрома и платины, никеля и кобальта, никеля
и меди, апатита и редкоземельных элементов, прожилково-вкрапленных
месторождений меди и молибдена, кварц-грейзеновых месторождений
олова, вольфрама и молибдена, пегматитовые месторождения бериллия
и тантало-ниобатов, месторождения вермикулита и флогопита в ультра-
основных щелочных породах и др.
Примерами парагенезиса месторождений полезных ископаемых в
коре выветривания являются местооождения железа и силикатного ни-
келя, каолина и огнеупорных глин. Из осадочных месторождений можно
привести следующие парагенетические ассоциации: угля и германия,
угля и огнеупорных глин, угля и урана; марганца и железа; урана и
ванадия, урана и фосфора; галоидных солей натрия, калия и магния,
известняка, доломита и гипса; гипса и серы и т. д.
Геоморфологические предпосылки. Для выявления, разведки и
оценки месторождений, образующихся в приповерхностных условиях,
в той или иной степени связанных с процессами формирования рельефа,
геоморфологические поисковые предпосылки имеют первостепенное зна-
чение.
Для выявления остаточных месторождений коры выветривания на-
ряду с изучением состава пород, характера геохимических процессов и
палеогеографических особенностей большое значение имеет палеогео-
морфологический анализ, позволяющий установить площади выравни-
вания, благоприятные для образования месторождений бокситов, каоли-
нов, железных и марганцевых руд, силикатного никеля и др.
Изучение истории развития рельефа лежит в основе поисков рос-
сыпных месторождений золота, платины, алмаза, касситерита, вольфра-
мита, монацита и др. Известно, что наиболее благоприятным для накоп-
ления россыпей перечисленных выше минералов является среднегорный
рельеф, характеризующийся хорошо развитой речной системой.
Геоморфологические исследования в сочетании с палеогеографиче-
ским анализом оказываются весьма эффективными при выявлении
древнего рельефа и древней сети, а следовательно, и древних россыпей.
Все это в равной степени относится и к поискам месторождений
песчано-гравийных отложений и других рыхлых строительных материа-
лов. В частности, для выявления месторождений большей части этих по-
лезных ископаемых существенное значение имеет изучение ледниковых
форм рельефа, контролирующих их пространственное распределение.
Как известно, изучение геоморфологии обычными методами и осо-
бенно путем дешифрирования аэрофотоснимков или визуальных наблю-
дений позволяет наметить площади, сложенные устойчивыми при вывет-
ривании породами. Первые создают положительные, а вторые—отри-
цательные формы рельефа. При этом могут быть установлены площади,
сложенные различными (по устойчивости против выветривания) осадоч-
ными породами, места расположения интрузий (как крупных, так и
малых), линии молодых и «действующих» разломов и, наконец, рудные
тела, создающие положительные (кварцевые, пегматитовые жилы и др.)
39
и отрицательные (минерализованные хлоритизированные и каолинизи-
рованные зоны, провалы над окисленными сульфидными рудами и т.п.)
формы рельефа.
Большое значение геоморфологические факторы имеют при выборе
методики геофизических и особенно геохимических поисков и интерпре-
тации полученных результатов.
*
* *
Каждая геологическая предпосылка (фактор контроля) имеет бо-
лее или менее локальное ограниченное значение. Очень важно устано-
вить границы их влияния. Не менее важно также знать возможности их
использования для решения конкретных задач на различных стадиях по-
исков и разведки, т. е. соответствие установленных геологических зако-
номерностей масштабу прогнозных построений. Например, региональная
зональность распределения магнетитовых месторождений по вертикали
в Тургайском прогибе может быть использована для общих суждений
о возможных перспективах отдельных месторождений, а в сочетании
с геофизическими предпосылками (магнитные, гравиметрические и дру-
гие аномалии) — для выбора наиболее перспективных точек для струк-
турно-поискового бурения.
Вместе с тем эти предпосылки фактически мало эффективны для
прогноза оруденения отдельного месторождения на глубину, когда не-
обходимо указать координаты положения возможных блоков массивных
руд, не подсчитанных в результате разведки. Для этих целей важны
литолого-фациальные, минералого-геохимические и структурные предпо-
сылки, установленные конкретно для каждого месторождения. Важно
иметь в виду, что предпосылки, установленные, например, для Соколов-
ско-Сарбайского района, в условиях Канарского или какого-либо дру-
гого месторождения той же провинции для решения аналогичных задач
не всегда пригодны. Здесь и литолого-фациальный контроль, и текто-
нические передвижки блоков, и метасоматическая зональность выра-
жены по-иному, и прежде чем делать соответствующие прогнозные по-
строения, геологические предпосылки должны быть исследованы и уточ-
нены применительно к данному конкретному объекту.
Поэтому, чтобы выявить комплекс геологических предпосылок, конт-
ролирующих конкретное месторождение, необходимо установить взаи-
мосвязи между региональными геологическими условиями и геологиче-
ским строением месторождения, вещественным составом полезного ис-
копаемого, его изменчивостью. Геолог должен иметь, конечно, прежде
всего геологические карты (бассейна, рудной провинции, пояса, зоны,
поля) масштаба от 1 :500 000—1 : 200 000 до 1 :50 000—1 :25 000 и де-
тальными картами месторождения масштаба от 1:10000 до 1:5000—
1 : 1000. Разумеется, что геологическая карта должна сопровождаться
соответствующими геологическими разрезами и стратиграфическими ко-
лонками, которые позволят дать анализ пространственного и времен-
ного соотношения отдельных элементов объекта. Понятно, что следует
использовать геологические карты наиболее современные, составленные
с учетом всех гидрогеологических, геофизических, геохимических и аэро-
фотограмметрических исследований.
Детальные карты месторождений должны отражать все разведоч-
ные и эксплуатационные, геофизические, геохимические и гидрогеоло-
гические данные по месторождению. Карты более мелких масштабов
должны включать карты более крупных масштабов. Составляя деталь-
ную карту месторождения, например, масштаба 1:5000—1:2000, гео-
лог обязан творчески проанализировать результаты маркшейдерских
планов масштаба 1 :500— 1 :200 и внести необходимые корректировки
в геологическую карту рудного поля или района в масштабе 1 :25 000—
40
1:10 000. Геологическая карта любого масштаба — это синтез разно-
стороннего изучения объекта, в результате которого выявляются геоло-
гические закономерности (предпосылки), контролирующие формирова-
ние объекта. Масштабы карт, используемые при поисках и разведках,
требуют определенной системы в зависимости от задач и объектов ис-
следования.
Объектом эксплуатации и соответственно разведки является полез-
ное ископаемое (руда), его залежь. Из этого основного уровня иссле-
дований и следует исходить, когда решаются вопросы прогнозирования
месторождений. Для изучения рудных тел и руды применяются все ме-
тоды разведки: детальное геологическое картирование на поверхности
земли и по разведочным и эксплуатационным подземным выработкам,
детальные геофизические и геохимические съемки, бурение, скважинная
геофизика и геохимия, все виды опробования. Для изучения веществен-
ного состава полезного ископаемого и вмещающих пород используют
количественные минераграфические, минералогические и петрологиче-
ские исследования, химические, технологические, физические испыта-
ния. Задача исследований — определить форму и строение рудных тел,
их пространственное положение, характер полезного ископаемого, рас-
пределение типов и сортов его, наличие, размеры, форму и распределе-
ние рудных столбов и безрудных (некондиционных) «окон», твердость,
вязкость и устойчивость боковых пород.
Данные изучения объекта обобщаются и реализуются графически
в виде геологических карт и планов масштаба от 1 :5000 — 1 :500 и до
1 : 100, геологических разрезов, гипсометрических и погоризонтных пла-
нов, различных проекций, планов подсчета запасов полезного ископае-
мого и в виде объяснительной записки. В целом это прогнозная модель
залежи полезного ископаемого с характеристикой его по всем основным
геолого-промышленным параметрам. Объемная модель строится на ос-
новании дискретных наблюдений по точкам, линиям и сечениям (по-
верхностям). Существенно важно иметь в виду, что интерполяция ре-
зультатов между точками наблюдения и экстраполяция их за преде-
лами изученного контура возможна только на основе выявленных зако-
номерностей в изменчивости рассматриваемых параметров. В противном
случае все обобщения и построения неизбежно будут формальными.
Для выявления закономерностей, контролирующих изменчивость
вещественного состава полезного ископаемого, а также формы внутрен-
ней структуры рудных тел большое значение имеет изучение условий
их образования, метаморфизма и разрушения (окисления, эрозии).
Чтобы выяснить закономерности этих процессов, необходимо проведе-
ние более детальных минералогических, петрологических, минераграфи-
ческих, химических и других исследований. Этот уровень исследований
можно назвать минералогическим. Масштаб этих исследований 1 : 1 или
по большей части они микроскопические, вплоть до молекулярного и
атомного уровня.
С другой стороны, закономерности, выявленные при изучении объек-
тов основного уровня, используются для обоснования выводов при ис-
следовании объектов более высокого уровня — месторождения. При
изучении месторождения имеются особые конкретные задачи: выявле-
ние закономерностей распределения на месторождении рудных тел,
установление их пространственного положения, основных факторов, оп-
ределяющих промышленное значение месторождения, закономерностей
тектоники месторождения (дорудной, послерудной и внутрирудной),
магматической деятельности в пределах месторождения, околорудных
изменений боковых пород, выветривания, окисления, эрозии. Объект
рассматриваемого уровня исследования — месторождение как объемное
тело вместе с его обрамлением, так как сущность многих явлений рас-
крывается при рассмотрении взаимоотношения оруденения с комплек-
41
сом вмещающих и сопутствующих пород. Методы исследования вклю-
чают геологическую съемку, геофизику, геохимию, разведку, опробова-
ние, т. е. те же способы, что и на основном уровне, но масштаб иссле-
дования более мелкий. В целом в отношении месторождения, кроме
того, должны быть изучены данные гидрогеологических и инженерно-
геологических съемок и опытных работ, проведены геотермические и
газометрические исследования.
Закономерности размещения промышленных месторождений полез-
ных ископаемых могут быть выявлены при сопоставлении положения
и строения однотипных и разнотипных месторождений и месторождений
различных полезных ископаемых по следующим их геологическим по-
зициям: геоструктурным (геосинклиналь, платформа, область автоном-
ной активизации и элементы их развития), стратиграфическим, литоло-
го-фациальным и относительно магматических комплексов.
Не всегда можно рассчитывать на установление прямых генетиче-
ских связей однотипных месторождений, так как вопрос о генезисе ме-
сторождения очень сложный и часто спорный, зависит от множества
факторов. Поэтому приходится довольствоваться установлением параге-
нетических связей (общности происхождения) эмпирическим путем. Ста-
тистически подтвержденные, такие связи имеют значение объективных
закономерностей. Объектом изучения на рассматриваемом уровне явля-
ются значительные территории континентов и морей, объединенные един-
ством общих черт геологического строения. Это рудные районы и бас-
сейны, провинции и пояса. Методы исследования включают геологиче-
скую, геофизическую и геохимическую съемку мелких масштабов, про-
ходку единичных опорных и структурных скважин, разбуривание опор-
ных разрезов. Очень большое значение имеют аэрометоды изучения и
съемки. Опыт показывает, что хорошие результаты дают съемки с ис-
кусственных спутников Земли.
Итак, в системе выявления геологических предпосылок можно вы-
делить четыре уровня исследований: I — минерал, II — руда, III — ме-
сторождение и его обрамление, IV — рудная зона, бассейн. Закономер-
ности, выявленные на каждом предыдущем уровне, используются в ка-
честве элемента исследований на последующем, без исследований пре-
дыдущего уровня нельзя делать обоснованных обобщений (прогнозов)
на последующем. Существует и обратная (тесная) связь — закономер-
ности для предыдущего уровня исследований можно объяснить, дать
пространственную или временную привязку на основе результатов ис-
следований на последующем уровне. Отсюда следует, что нельзя раз-
делить уровни исследования геологических предпосылок во времени.
Исследования должны проводиться широким фронтом одновременно на
всех уровнях, всех стадиях геологической съемки, поисков, разведки и
эксплуатации месторождения, но детальность задачи и результаты ис-
следования различны.
Закономерности, выявляемые на региональном уровне и на уровне
месторождения, в основном используют для планирования и проведения
поисков; на уровне минерала, руды и месторождения — для производ-
ства поисково-разведочных работ и всех стадий разведки, а также, в ра-
боте рудничной (шахтной) геологической службы, для решения вопро-
сов, возникающих при эксплуатации шахт и рудников, обогатительных
и заводских установок.
Нельзя требовать от каждого геолога, чтобы он владел методами
выявления геологических предпосылок прогноза на всех уровнях ис-
следований. Геолог-разведчик (наиболее широкая специальность) дол-
жен владеть комплексом исследований на уровнях: минерал, руда и
месторождение, знать возможности исследований на региональном уров-
не и уметь использовать результаты этих исследований. Геолог-поиско-
вик должен владеть методами исследований на региональном уровне и
42
знать задачи исследований на уровне месторождения и руды. Геолог-
минералог, петрограф должен в совершенстве владеть методами ис-
следования на уровне минерала и руды и знать задачи исследований на
уровне месторождения и рудной зоны.
4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Важнейшая проблема разведки — определение рациональной плот-
ности разведочной сети, причем она должна обеспечивать достоверность
сведений о геолого-промышленных параметрах месторождения при ми-
нимуме затрат на разведку.
Достоверность разведки или обратная ей величина — погреш-
ность разведки — обусловлена главным образом изменчивостью геоло-
го-промышленных параметров в пространстве. В меньшей степени влия-
ют технические погрешности, связанные с измерением положения руд-
Рис. 2. Характер изменчивости свойства:
а — закономерный; б — случайный. По оси
ординат — значения свойства по оси
абсцисс — места измерения свойства х
ных тел в пространстве и с опробованием руды. Поэтому изучение из-
менчивости геолого-промышленных параметров является одной из глав-
ных задач разведки.
Изменчивость геолого-промышленных параметров (мощности руд-
ных тел, качества руд, положения рудных тел в пространстве и др.) раз-
личается по характеру и по степени. Характер изменчивости может быть
закономерный и случайный, но в природных условиях всегда наблюда-
ется их сочетание с преобладанием той или иной изменчивости. Напри-
мер, на рис. 2, а преобладает закономерная, а на рис. 2, б — случайная
изменчивость в распределении компонентов. При необходимости можно
выделить несколько градаций по соотношению закономерной и случай-
ной изменчивости.
Закономерная изменчивость может быть выражена графиком, таб-
лицей или формулой. Если закономерная изменчивость установлена, то
она позволяет прогнозировать поведение параметров между разведоч-
ными выработками и за их пределами и в общем случае сокращать
число разведочных выработок.
Случайную изменчивость нельзя прогнозировать, но можно оценить
ее степень в среднем по какому-то числу наблюдений. Для характери-
стики степени изменчивости вводится численная мера изменчивости.
Математические методы позволяют исследовать и описать измен-
чивость, некоторые другие методы дают возможность выделить законо-
мерную изменчивость на фоне случайной. Знание случайной изменчиво-
сти позволяет оценивать погрешность средних значений параметров при
известном числе разведочных выработок (прямая задача) или, наобо-
рот, определять число разведочных выработок при заданной погрешно-
сти средних значений параметров (обратная задача).
Математические методы изучения изменчивости заключаются в по-
строении математических моделей изменчивости, учитывающих какие-то
ее существенные черты. Вид математической модели определяется за-
дачами исследования, теоретическими предпосылками или техническими
возможностями. Каждая математическая модель имеет определенные
условия применимости, которые необходимо знать для правильного ее
использования,
43
Математических моделей различными авторами предложено до-
вольно много. Целесообразно сгруппировать их по характеру учета
пространственного размещения точек наблюдений (разведочных выра-
боток) .
В группе статистических моделей изменчивости пространст-
венное размещение точек наблюдений не учитывается, т. е. значения
параметров рассматриваются как независимые случайные наблюдения.
Среди статистических моделей следует выделить собственно статисти-
ческую модель, использующую среднеквадратичное отклонение случай-
ной величины, а также модель В. В. Богацкого, построенную на раз-
махе случайной величины.
Разностные модели изменчивости основаны на вычислении раз-
ностей значения параметра в пространственно упорядоченном ряду на-
блюдений, как правило, по равномерной сети. Имеются математические
модели с первыми (И. П. Шарапов), вторыми (Д. А. Казаковский) и бо-
лее высокими разностями, но главное значение имеет математическая
модель с использованием вторых разностей.
Известна группа математических моделей, основанная на представ-
лении пространственно упорядоченного ряда наблюдений как случайной
функции пространственных координат. В одних математических моделях
случайная функция предполагается стационарной, в других — нестацио-
нарной. Можно выделить две наиболее важные математические модели
стационарных случайных функций — классическую стационарную слу-
чайную функцию со множеством реализаций и вариограмму, детально
изученную Ж. Матероном. Стационарные случайные функции позво-
ляют установить изменчивость зависимых случайных величин, в чем
их некоторое преимущество перед статистическими моделями.
Наибольший интерес представляют модели на основе нестационар-
ных случайных функций, которые позволяют учитывать как закономер-
ную, так и случайную изменчивость. Эти модели разделяются по способу
определения закономерной изменчивости. Последняя может определять-
ся путем сглаживания или алгебраического вычисления (тренда). Мож-
но, наконец, построить физическую или физико-химическую модель про-
цесса, обусловившего закономерную изменчивость, вывести для нее тео-
ретическое выражение и проверить, насколько оно соответствует изме-
ренным значениям геолого-промышленного параметра.
Иногда представляет интерес отыскание периодичной закономерной
изменчивости, что выполняется с помощью периодограммного анализа.
Существуют и другие математические модели изменчивости, но в
данной работе ограничимся рассмотрением лишь важнейших (табл. 4).
Таблица 4
Математические модели изменчивости
Группа Пример математической модели
Статистические модели Разностные модели Модели на основе случайных функций Статистическая модель, модель В. В. Богацкого Модель на основе вторых разностей Стационарная случайная функция, математиче- ская модель с вариограммой, нестационарная случайная функция, модель со сглаживанием наблюдений, тренд-модель
Статистическая модель изменчивости — одна из наи-
более распространенных в практике разведки месторождений. Главным
в данной модели является предположение о независимости измеренных
44
значений параметра и, следовательно, размещение точек наблюдений
в пространстве, не имеет значения. Предположение о независимости
справедливо лишь в том случае, когда точки наблюдения достаточно
удалены друг от друга. Величину расстояния (шаг наблюдения), с кото-
рого утрачивается зависимость между значениями, можно оценить с по-
мощью корреляционной функции, рассмотренной ниже в модели на ос-
нове стационарных случайных функций.
Мерой изменчивости в статистической модели служит либо средне-
квадратичное отклонение случайной величины о, либо относительная
величина — коэффициент вариации
выражаемый в долях единицы или в процентах. С помощью коэффици-
ента вариации можно сравнить степень изменчивости различных геоло-
го-промышленных параметров.
Коэффициент вариации в небольшой степени зависит от числа на-
блюдений. Однако для некоторых параметров (содержание компонента,
объемная масса и др.) коэффициент вариации зависит от системы от-
бора и размера проб [4], что объясняется так называемым масштабным
эффектом [14]. Чем больше размер проб, тем меньше коэффициент ва-
риации. Существенный недостаток коэффициента вариации состоит в
том, что он не позволяет учитывать характера изменчивости, при нали-
чии закономерной изменчивости коэффициент вариации дает завышен-
ное значение степени случайной изменчивости.
На основе коэффициента вариации В. М. Крейтер и Н. В. Барышев
предложили группировку оруденения по степени изменчивости (табл. 5).
Таблица 5
Группировка оруденения по степени изменчивости
Распределение параметров Коэффициент вариации, % Примеры месторождений
Весьма равномерное До 20 Осадочные: углей, горючих сланцев, серы, фос- форитов, некоторых железных руд
Равномерное 20-40 Осадочные: некоторых солей, глин, железных руд (липецких и тульских), марганцевых руд (чиатурских и никопольских), бокситов. Магматические: медно-никелевые, тантало-нио- биевые Метаморфические: железных руд Кривого Рога, К МА
Неравномерное 40—100 Гидротермальные и контактовые: меди и поли- металлов, частично вольфрама и молибдена
Весьма неравномер- ное 100-150 Гидротермальные и пиевматолитовые: олова, вольфрама, молибдена, золота
Крайне неравномер- ное Более 150 Гидротермальные и пиевматолитовые: золота, платины, редких металлов
Пример. На жильном месторождении измерена мощность рудного тела по 20
разведочным выработкам (табл. 6). Следует определить коэффициент вариации мощ-
ности.
45
Таблица 6
Расчет коэффициента вариации
№ п/п Мощ- ность, м Отклоне- ния от среднего значения Квадраты отклоне- ния № п/п Мощ- ность, м Отклоне- ния от среднего значения Квадраты отклоне- ния
1 2,4 —0,6 0,36 13 4,4 1,4 1,96
2 1,6 —1,4 1,96 14 2,8 -0,2 0,04
3 1,9 —1,1 1,21 15 з,з 0,3 0,09
4 2,2 —0,8 0,64 16 1,3 -1 J 2,89
5 4,5 1,5 2,25 17 2,6 —0,4 0,16
6 5,3 2,3 5,29 18 4,3 1,3 1,69
7 3,4 0,4 1,1 0,16 19 4,0 1,0 1,00
8 4,1 1,21 20 1,8 —1,2 1,44
9 2,6 -0,4 —0,1 0,16
10 2,9 0,01
11 1,2 —1,8 3,24 Сумма 60,2 0,2 26,12
12 3,6 0,6 0,36
Среднее 3,0 —- 1,31
Последняя строка табл. 6 содержит среднюю мощность ф=3,0 м, дисперсию а2 =
= 1,31. Отсюда получаем 0=1,15 м,
1,15
17= -уу. 100 = 38%.
Модель изменчивости В. В. Богацкого также имеет ста-
тистический характер, хотя и неявно выраженный. Мерой изменчивости
является показатель неравномерности, определяемый формулой
НП=Л^,
СО
где (ртах — максимальное значение геолого-промышленного параметра.
Статистический характер величины НП хорошо выявляется при
симметричном распределении случайной величины <р, и в этом случае
приведенную формулу можно преобразовать к виду
НП=~У</+1,
где V — коэффициент вариации;
d — нормированный размах случайной величины, сложным образом
зависящий от числа наблюдений.
Таблицы значений для нормального закона распределения имеются,
например, в сборнике [13]. Последняя формула показывает, что величи-
на НП связана с коэффициентом вариации линейной зависимостью. Для
асимметричных распределений характер данной зависимости более
сложный. Таким образом, модель В. В. Богацкого аналогична рассмот-
ренной выше статистической модели, обладает всеми ее достоинствами
и недостатками, но, кроме того, имеет меньшую эффективность. Дело
в том что при вычислении коэффициента вариации используются все
значения случайной величины, а при отыскании показателя неравномер-
ности решающую роль играет только одно максимальное значение
фтах, которое может оказаться недостаточно представительным.
Пример. Найдем показатель неравномерности НП, используя данные табл. 6.
Имеем максимальную мощность фтах = 5,3 м, среднюю мощность ф=
тельно, мера изменчивости, или показатель неравномерности НП=~
о,U
3,0 м,
-=1,77.
следова-
46
Модель изменчивости на основе вторых разностей,
разработанная Д. А. Казаковским [7]наилучшая среди разностных
моделей. Мера изменчивости в данной модели — средняя относительная
вторая разность, выраженная в долях единицы
и = Д
где р, — средняя абсолютная вторая разность, определяемая формулой
„ _ S I <ft+h — 2% + 1
1 n n •
Здесь фг-ft, <Pi, фг+л — пространственно упорядоченные значения па-
раметра, отстоящие друг от друга на шаг й;
п — число слагаемых.
Рис. 3. Зависимость второй разности
от шага наблюдений h
Вторые разности р, или p0TH связаны с кривизной функции поведения
параметра в пространстве. В случае изменения параметра по закону
прямой линии вторые разности (и вторые производные) равны нулю.
Чем больше отклоняются значения параметра от прямолинейной зави-
симости, тем больше величина вторых разностей.
Одно из важнейших преимуществ модели на основе вторых разно-
стей перед статистическими моделями заключается в том, что она устра-
няет или сводит до минимума влияние закономерной изменчивости на
степень случайной изменчивости. Иными словами, разностная модель
дает характеристику только случайной изменчивости. К сожалению, рас-
сматриваемая модель не позволяет исследовать закономерную изменчи-
вость, что является ее недостатком.
Важнейшая особенность средних вторых разностей — зависимость
их от шага наблюдений. Отсюда вытекает, что сопоставление изменчиво-
сти различных параметров возможно лишь при одинаковой сети наблю-
дений и что сеть наблюдений должна быть равномерной.
Типичный график зависимости меры изменчивости р,отн от шага
наблюдений h показан на рис. 3. Когда шаг мал, вторые разности близки
к нулю. Это значит, что при малом шаге наблюдений поведение параме-
тра между точками наблюдений практически прямолинейное, следова-
тельно, такая разведочная сеть позволяет исчерпывающе изучить пове-
дение параметра в пространстве, а прямолинейная интерполяция его
значений достаточно точно характеризует истинное поведение параметра
между точками наблюдений.
По мере увеличения шага наблюдений, начиная с некоторого йш,
вторые разности растут, т. е. наблюдается зависимость между шагом h
и вторыми разностями цотн. В данном случае начинает сказываться кри-
волинейность поведения значений параметра в пространстве. Линейная
интерполяция значений параметра лишь приближенно характеризует его
поведение между точками наблюдений. Можно отметить, что значения
параметра представляют собой зависимые случайные величины.
47
При некотором достаточно большом Шаге наблюдений /гтах вторые
разности перестают расти и стабилизируются около предельного значе-
ния. Можно показать, что последнее пропорционально коэффициенту
вариации при нормальном законе распределения параметра
_ 2 Jz'2
Р'пр — л
В данном случае начинают действовать статистические закономер-
ности, значения параметра представляют собой независимые случайные
величины, а линейная интерполяция значений между точками наблюде-
ний носит формальный характер и не отражает фактического поведения
параметра.
*2,2 *7,8 *2,0 *7,9
9 *2,9 9 *3,2 .2- 3,3 9 *2,9 9 *2,3 .22, 7,9 .21 7,2
т 12 *7,9 73 *2,7 74 * 4,4 79 *9,2 73 *3,3 .2L *3,2 78 7,9 79 *7,2
го 7,о 27 *3,7 гг т 23 29 *9,9 29 *1з 23 29 *2,0
29 г,г 30 *3,3 ,37_ 4,9 ,32_ 4,7 ,33 3,9 <74 *4,7 .21 3,3
,33. 7,3 ,37_ 4,3 . 33 9,0 ,39 2,9 .40 2,7 , 47 7,9
Рис. 4. План расположения
разведочных выработок.
В числителе — номер выра-
ботки, в знаменателе—мощ-
ность рудного тела
График на рис. 3 дает возможность сделать некоторые рекоменда-
ции о рациональной плотности сети. Сгущать разведочную сеть до шага
меньше hmm не следует, так как это практически не улучшает достовер-
ность результатов. Желательно иметь плотность разведочной сети в пре-
делах от hmin до йтах, чтобы выявить пространственные особенности
поведения параметра. Чем ближе шаг наблюдений к hmm. тем достовер-
нее сведения о поведении параметра. Шаг наблюдений больше /гтах не
дает надежных сведений о пространственных закономерностях размеще-
ния параметра и пригоден лишь для грубой статистической его оценки.
Пример. На рис. 4 приведены значения мощности рудного тела, измеренной по
сети 100X150 м. Определим степень изменчивости мощности в широтном направлении.
Выпишем значения мощности по разведочным линиям в табл. 7, разделив чертой
значения, принадлежащие различным линиям. Рассчитаем первые и вторые разности
значений мощности. В таблице видно, что вторых разностей меньше, чем измерений
мощности. В нижней части таблицы найдены суммы значений мощности и абсолютных
вторых разностей, а также средняя мощность и средняя абсолютная вторая разность.
Мера изменчивости — относительная вторая разность — равна
_ ]’20 _
Р-отн — з 49 — 0,34.
Аналогичным способом можно рассчитать меру изменчивости мощности в мери
диональном направлении, а также по более редкой сети наблюдений, например через
200 м.
Модели изменчивости на основе случайных функ-
ций. Значения геолого-промышлеиных параметров, изменяющиеся
в пространстве, удобно рассматривать как случайную функцию коорди-
нат [14, 16]. Случайная функция f(x, у, z) состоит из двух частей: неслу-
чайной т(х, у, z), зависящей от координат х, у, z, и случайной 6
f(x, у, z)=m(x, у, z)+6. (1)
-18
Таблица 7
Расчет вторых разностей
Номер п/п МОЩНОСТЬ рудного тела, м Пер- вые раз- ности Вто- рые раз- ности Номера вторых раз- ностей Номер п/п Мощность рудного тела, м Пер- вые раз- ности Вто- рые раз- ности Номера вторых раз- ностей
1 2,2 -0,4 20 1,0 2,1
2 1 .8 0,6 1 21 3,1 —1,0 14
0,2 1,1
3 2,0 —0,7 2 22 4,2 -0,3 15
—0,5 0,8
4 1,5 23 5,0 0,0 16
0,8
24 5,8 —2,0 17
5 2,5 0,7 25 4,6 -1,2 1,0 18
6 3,2 -0,3 3 26 4,4 —0,2 -1,6 19
0,4
7 3,6 -1,5 4 27 2,6 -1,8 1,2 20
—1,1
8 2,5 0,9 5 28 2,0 -0,6
-0,2
9 2,3 -0,3 6
—0,5
10 11 1,8 1,2 -0,6 —0,1 7 29 30 2,2 3,8 1,6 0,7 —0,9 21
31 4,5 —0,5 22
12 1,6 0,2
0,5 32 4,7 -1,1 23
13 2,1 1,8 8 33 3,8 —0,9 1,2 24
2,3
14 4,4 —1,5 9 34 4,1 о,з -0 ,5 -0,8 25
0,8
15 5,2 —2,4 10 35 3,6
-1 ,6
16 3,6 1,2 11
17 18 19 3,2 1,6 1,2 -0,4 -1,6 -0,4 — 1,2 1,2 12 13 36 37 38 1,8 4,6 5,0 2,8 0,4 -2,5 —2,4 -2,9 26 27
39 2,5 2,7 28
0,2
40 2,7 —1,2 —1,4 29
41 1,5
Сумма 125,0 .— 34,7 г
Среднее 3,49 — 1,20 —
Неслучайная часть т(х, у, г), называемая также математическим
ожиданием случайной функции, соответствует закономерной изменчиво-
сти. Случайная часть б представляет собой случайную изменчивость.
Таким образом, формула (1) показывает, что случайная функция может
быть представлена суммой закономерной и случайной изменчивости.
Отыскание закономерной изменчивости т(х, у, z) возможно не все-
гда, а лишь в некоторых случаях. В общем случае для отыскания зако-
номерной изменчивости необходимо иметь несколько рядов наблюдений
за изменчивостью f(x, у, z), например несколько раз опробовать разве-
4 Зак. 321 49
дочную выработку. В противном случае при наличии только одного ряда
наблюдений, как обычно бывает при разведке, нужны некоторые допол-
нительные предположения о поведении закономерной изменчивости.
Одно из предположений состоит в том, что закономерная изменчивость
отсутствует, имеется лишь случайная изменчивость. Тогда математиче-
ское ожидание постоянно /п(х, у, z)=const и случайная функция назы-
вается стационарной.
Стационарная случайная функция имеет три характе-
ристики: математическое ожидание, дисперсию и корреляционную функ-
цию. Математическое ожидание равно среднеарифметическому значению
параметра т(х, у, z) = <р, а дисперсия случайной функции — обычной
дисперсии О = а2. Корреляционная функция K(h) зависит от шага на-
блюдений h и является векторной величиной, т. е. зависит от направле-
ния, в котором откладывается шаг h. Но во многих случаях изменчи-
вость обладает изотропностью, т. е. практически близка во всех направ-
лениях, или может быть сведена к изотропной путем изменения мас-
штаба по осям координат. Корреляционная функция по какому-либо на-
правлению, например параллельному оси ОХ, выражается формулой
л-Л
[ж-+л)-?ь
4 = 1
где п — число шагов.
Практическое значение имеет также нормированная корреляцион-
ная функция г(Л)= , которая позволяет разделить дисперсию о2 на
две части: пространственно коррелированную ак2=<12г2(Л) и некоррели-
рованную <jH2=<j2[l—г2(й)]. При увеличении шага наблюдений доля
коррелированной дисперсии уменьшается, а некоррелированной —
растет, приближаясь к пределу а2. Шаг наблюдений, при котором кор-
реляция между значениями параметра r(h) исчезает (точнее, становится
неотличимой от нуля), а некоррелированная дисперсия совпадает с дис-
персией о2, называется радиусом автокорреляции R. Он характеризует
размер зоны влияния точки наблюдения.
При шаге наблюдений /к;R значения параметра являются зависи-
мыми случайными величинами и к ним нельзя применять рассмотренную
выше статистическую модель изменчивости. Для зависимых случайных
величин мерой изменчивости служит некоррелированный коэффициент
вариации Ен:
Уи = Л- = 4- 1/1-гДЛ) = V/1 - гфу.
Если шаг h>R, то коэффициент корреляции r(h) равен нулю и
VH=V, т. е. в данных условиях изменчивость характеризуется обычным
коэффициентом вариации и мо>кно пользоваться статистической моделью
изменчивости. Таким образом, модель на основе стационарной случай-
ной функции содержит как частный случай статистическую модель из-
менчивости. ,
Для вычисления характеристик стационарной случайной функции
необходимо иметь равномерную или кратную какому-либо шагу сеть
наблюдений, что ограничивает применение модели. Следует также отме-
тить, что на степень изменчивости, как и в статистической модели, часто
влияет размер проб, что является недостатком данного метода. Чем
больше размер проб, тем меньше мера изменчивости.
Пример. В табл. 8 приведены содержания меди в бороздовых пробах, взятых
в штреке через 5 м. Нужно установить, можно ли считать содержания независимыми
случайными величинами и определить степень их изменчивости.
50
Нетрудно убедиться, что среднее содержание меди в 24
Персия а2=0,276, среднеквадратичное отклонение а=0,525%,
V=0,290=29,0 %.
пробах (р=-1,81°/о, дис-
коэффициент вариации
Содержание меди в пробах, %
Таблица 8
№ п/п Содержа- ние меди, % № п/п Содержа- ние меди, % № п/п Содержа- ние меди, % № п/п Содержа- ние меди, %
1 1,46 7 1,06 13 1,18 19 2,34
2 1,73 8 0,98 14 1,44 20 2’,75
3 2,15 9 1,25 15 1,69 21 1,96
4 1,86 10 1,00 16 2,15 22 2/4
5 2,91 Н 2,44 17 2,44 23 1,74
6 2,44 12 1,86 18 2,01 24 1/5
В табл. 9 рассчитываем значение корреляционной функции К(Л) =0,1495, норми-
рованной корреляционной функции
0,1495
(Л) = -у--------=
/0,285-2-283
= 0,526.
Таблица 9
Расчет коэффициента корреляции (автокорреляции) содержаний меди
п/п Содержа- ние, % при Л=0 (Д') Содержа- ние, % при h—5 м (У) Отклонения от сред- него Произведения отклонений
(Дх) (Лу) (Ду)= Д_г-Ху
1 1,46 1,73 —0,36 —0,09 0,1296 0,0081 0,0324
2 1,73 2,15 -0,09 0,33 0,0081 0,1089 —0,0297
3 2,15 1,86 0,33 0,04 0,1089 0,0016 0,0132
4 1,86 2,91 0,04 1 ,09 0,0016 1,1881 0,0436
5 2,91 2,44 1,09 0,62 1,1881 0,3844 0,6758
6 2,44 1,06 0,62 —0,76 0,3844 0,5776 —0,4712
7 1,06 0,98 -0,76 —0,84 0,5776 0,7056 0,6384
8 0,98 1,25 —0,84 -0,57 0,7056 0,3249 0,4788
9 1,25 1,00 —0,57 -0,82 0,3249 0,6724 0,4674
10 1,00 1,44 -0,82 —0,38 0,6724 0,1444 0,3116
11 1,44 1,86 —0,38 0,04 0,1444 0,0016 —0,0152
12 1,86 1,18 0,04 -0,64 0,0016 0,4096 -0,0256
13 1,18 1,44 -0,64 —0,83 0,4096 0,1444 О', 2432
14 1,44 1,69 —0,38 —0,13 0,1444 0,0169 0,0494
15 1,69 2,15 —0,13 0,33 0,0169 0,1089 -0,0429
16 2,15 2,44 0,33 0,62 0,1089 0,3844 О; 2046
17 2,44 2,01 0,62 0,19 0,3844 0,0361 0,1178
18 2,01 2,34 0,19 0,52 0,0361 0,2704 0,0988
19 2,34 2,75 0,52 0,93 0,2704 0,8649 0,4836
20 2,75 1,96 0,93 0,14 0,8649 0,0196 о;1302
21 1,96 2,04 0,14 0,22 0,0196 0,0484 0,0308
22 2,04 1,74 0,22 —0,08 0,0484 0,0064 —О',0176
23 1,74 1,55 —0,08 —0,27 0,0064 0,0729 0,0216
Сумма 41,88 41,97 — — 6,5572 6,5005 3,4390
Среднее 1,82 1,82 — — 0,285 0,283 0,1495
4*
51
Чтобы проверить, отличается ли значение г (Л) от нуля, применяем неравенство
|г| >2аг, где
О,
' у п
Если неравенство соблюдается, то коэффициент корреляции г отличается от нуля.
В рассматриваемом примере имеем
1 -0,5262
а, =----7=— = 0,151
т /23
и 10,5261 >0,302, следовательно, коэффициент корреляции при шаге равном 5 м, отли-
чается от нуля, и содержания меди являются зависимыми случайными величинами.
Можно аналогичным способом рассчитать значения нормированной корреляцией-
ной функции при шаге 10 м. Тогда получим г(Ь= 10) =0,167; аг = 0,207 и 10,1671 <0,414,
т. е. при шаге 10 м содержания становятся независимыми случайными величинами.
Можно построить график зависимости нормированной корреляционной функции,
а также величины 2аг от шага наблюдений (рис. 5). Линия значений г (й) пересекается
Рис. 5. Графики корреляционной функции
г(Л) н ее погрешности гаг
с линией 2аг при шаге й = 7,5 м. Расстояние между точкой пересечения и нулем коор-
динат есть радиус автокорреляции /?, или расстояние влияния пробы.
Определим меру изменчивости. Имеем VH = 0,290 / 1—0,5262 = 0,247 = 24,7%.
Математическая модель с вариограммой, предло-
женная Ж- Матероном [13], также основана на предположении о ста-
ционарности случайной функции, и при хорошо выраженной закономер-
ной изменчивости, т. е. при нестационарной случайной функции, непри-
менима.
Для изучения изменчивости геолого-промышленного параметра
используется полувариограмма у(й). Для вычисления вариограммы
необходимо иметь сеть равномерную наблюдений, кратную какому-то
шагу наблюдений.
Вариограмма связана с корреляционной функцией простым соотно-
шением у (/г) + К (/г) = о2, т. е. является ее дополнением до дисперсии
исследуемого параметра, зависит от шага наблюдений и подобно корре-
ляционной функции является векторной величиной, зависящей от на-
правления, в котором откладывается шаг h. Вариограмма дополнитель-
ной информации по сравнению с корреляционной функцией не дает, но
обладает одним важным преимуществом. Если отложить по оси абсцисс
шаг h в логарифмическом масштабе, а по оси ординат полувариограмму
y(h), то во многих случаях зависимость y(h) от In h близка к линейной.
Это позволяет аппроксимировать полувариограмму формулой де Вейса
у(/г) —3a(ln h-j-b),
где а — коэффициент собственного рассеяния; b — коэффициент, завися-
щий от размера проб.
Преимущество формулы де Вейса в отличие от статистической мо-
дели и модели на основе стационарной случайной функции состоит в том,
что в ней удалось получить меру изменчивости а, не зависящую от раз-
мера проб. Величина а имеет размерность дисперсии и характеризует
скорость уменьшения зависимости между значениями геолого-промыш-
ленного параметра при увеличении шага наблюдений.
52
При увеличении размера проб коэффициент b уменьшается, и гра-
фик вариограммы перемещается параллельно, без изменения угла на-
клона.
Пример. Используя данные табл. 8, рассчитаем значение полувариограммы при
шаге 5 м. Последовательность расчета видна в табл. 10. Аналогичным способом может
быть определено значение полувариограммы при другом шаге наблюдений.
Т аблица 10
Расчет полувариограммы содержания меди
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1,46
1,73
2,15
1,86
2,91
2,44
1,06
0,98
1,25
1,00
1,44
1,86
1,18
1,73
2,15
1,86
2,91
2,44
1,06
0,98
1,25
1,00
1,44
1,86
1,18
1,44
0,27
0,42
-0,29
1,05
—0,47
—1,38
—0,08
0,27
—0,25
0,44
0,42
-0,68
0,26
0,0729
0,1764
0,0841
1,1025
0,2209
1,9044
0,0064
0,0729
0,0625
0,1936
0,1764
0,4624
0,0676
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
1,44
1,69
2,15
2,44
2,01
2,34
2,75
1,96
2,04
1,74
1,69
2,15
2,44
2,01
2,34
2,75
1,96
2,04
1,74
1,55
0,25
0,46
0,29
—0,43
0,33
0,41
—0,79
0,08
—0,30
—0,19
0,0625
0,2116
0,0841
0,1849
0,1089
0,1681
0,6241
0,0064
0,0900
0,0361
Сумма
Среднее
(вариограмма)
П о л у в а-
риограмма
6,1797
0,2687
0,1344
Нестационарная случайная функция применима, как
отмечено выше, в редких ситуациях, когда имеется несколько рядов
наблюдений. Например, данная модель используется в случае стратифи-
цированных рудных тел, пересеченных несколькими разведочными выра-
ботками. Распределение ценных компонентов по мощности стратифици-
рованного рудного тела в каждой выработке сходное, отличается неболь-
шими вариациями. Рассматривая ряд наблюдений в каждой выработке
как реализацию случайной функции, можно определить ее характери-
стики: математическое ожидание, дисперсию и корреляционную функ-
цию.
Пример. Порядок вычислений рассмотрим на небольшом примере. В стратифи-
цированном рудном теле выделено семь последовательных слоев (типов) руд. Имеются
данные опробования каждого слоя по пяти разведочным скважинам (табл. 11). Опре-
делить закономерную и случайную изменчивости.
Таблица 11
Содержание цинка, %
Номер слоя Скв. 1 Скв. 2 Скв. 3 Скв. 4 Скв. 5 Среднее содержание по слою
1 4,61 4,64 4,87 5,02 4,93 4,81
2 4,29 4,36 4,27 4,11 4,58 4,32
3 3,44 3,68 3,30 3,32 3,62 3,47
4 1,68 2,36 2,13 2,07 2,28 2,10
5 2,21 3,01 2,83 2,48 3,02 2,71
6 2,06 2,09 2,44 1,92 2,58 2,22
7 2,15 1,84 2,09 1,77 1,89 1,95
53
В последней графе табл. 11 вычислено среднеарифметическое содержание по каж-
дому слою. Цифры в этой графе представляют собой оценку математического ожи-
дания случайной функции; она характеризует закономерную изменчивость качества
руд. Для дальнейших расчетов следует составить таблицы отклонений от средних по
слоям, т. е. вычесть нестационарную часть случайной функции (табл. 12). Совокупности
отклонений практически представляет собой стационарную случайную функцию.
Отклонения от среднего, %
Таблица 12
Номер слоя Скв. 1 Скв. 2 Скв. 3 Скв. 4 Скв. 5 Сумма квадратов отклоне- ний Дисперсия
1 —0,20 —0,17 0,06 0,21 0,12 0,1310 0,0262
2 —0,03 0,04 —0,05 —0,21 0,26 0,1167 0,0233
3 -0,03 0,21 -0,17 —0,15 0,15 0,1189 0,0238
4 —0,42 0,26 0,03 —0,03 0,18 0,2782 0,0556
5 -0,50 0,30 0,12 -0,23 0,31 0,5034 0,1007
6 —0,16 —0,13 0,22 -0,30 0,36 0,2898 0,0508
7 0,20 -0,11 0,14 —0,18 —0,06 0,1077 0,0215
Сумма произ- ведений со- седних от- клонений 0,278 0,110 0,061 0,122 0,243 — —
Сумма квадратов отклонений, деленная на число проб, дает дисперсию, т. е. вто-
рую характеристику случайной функции (последняя графа табл. 12). Учитывая пред-
положение о стационарном поведении отклонений, можно найти среднюю дисперсию
по всем слоям: а2=0,0442.
Для определения корреляционной функции необходимо найтн сумму произведений
отклонений в соседних слоях и разделить ее на число слагаемых. Шагом наблюдений
здесь являются разности номеров слоев. Начало расчета (при шаге й=1) показано
в табл. 12 в последней строке. Далее имеем:
0,278 + 0,110 + 0,061 4- 0,122 + 0,243
К (1) =------3--------- 30 ---—2------= 0,0271.
Здесь число слагаемых п=30. Аналогично найдем следующие значения корреляционной
функции:
0,1302 0,1321
К = ~25 = °’0072; К (3) = ~20~ = °’0066-
Разделив корреляционную функцию на дисперсию, получим нормированную корре-
ляционную функцию (коэффициенты автокорреляции):
, 0,0271 „ „ 0,0072
'"(О - о,О442 г(2)= 0,0442
0,0066
0,0442 ~0-15-
С помощью критерия аг можно убедиться, что только г (1) существенно отлича-
ется от нуля, т. е. отклонении в табл. 12 являются завнснмымн случайными величи-
нами. При шаге h—2 н более коэффициент автокорреляции неотличим от нуля и откло-
нения становятся независимыми случайными величинами.
Наконец, можно определить меру случайной изменчивости
а2сл = а2[1—г2(Л] =0,442 (1—0,612) =0,0278.
Вычислив асд=У 0,0278 = 0,167 и среднее содержание по всем слоям (данные
табл. 11) <р=3,08, имеем коэффициент вариации
0,167
Усл = . , • 100 = 5,4% .
Таким образом установлена закономерная и случайная (Усл) изменчивость.
54
Модель изменчивости со сглаживанием наблю-
дений. Имея один ряд наблюдений по равномерной сети, например
непрерывное опробование керна или регулярное опробование забоя
штрека, можно установить закономерную изменчивость путем сглажива-
ния наблюдений. Сглаживание заключается в вычислении среднеариф-
метического значения параметра в пределах так называемого скользя-
щего окна, которое охватывает несколько соседних точек наблюдений.
Число точек наблюдений определяет размер окна. Передвигая «окно»
на шаг наблюдений, последовательно вычисляют среднее (сглаженное)
значение параметра.
Известно много приемов сглаживания в зависимости от размеров
«окна», характера взвешивания наблюдений в «окне», но в геологической
практике наиболее употребителен метод П. Л. Каллистова [8]. Размер
«окна» принят им в три пробы. Сглаживание повторяется до тех пор,
пока сумма квадратов отклонений исходных значений от сглаженных не
достигнет минимума. Полученный ряд сглаженных значений характери-
зует закономерную изменчивость, а отклонения исходных значений от
сглаженных — случайную изменчивость.
В данной модели принято допущение, что нестационарная случай-
ная функция на отдельных небольших участках является стационарной,
и математическое ожидание на этих участках может быть найдено как
среднее (среднеарифметическое при одном сглаживании, средневзвешен-
ное при нескольких сглаживаниях) из значений параметра.
Пример. Содержание золота определено в штреке по пробам, взятым в среднем
через 1,5 м (табл. 13). Определить закономерную и случайную изменчивость путем
сглаживания.
Прежде всего найдем: среднее содержание золота 3,0 г/т, дисперсия 1,98. Сглажен-
ные содержания кроме первого и последнего находятся как среднее из трех содержа-
ний. Так, для второй пробы имеем сглаженное содержание.
Для определения первого сглаженного содержания можно первую пробу учесть
дважды, тогда получим:
2,34-2,3+1,8 ,
-------н-------= 2,1 г/т.
Аналогично в последнем сглаженном содержании дважды участвует последняя
проба.
В табл. 13 показаны три последовательных сглаживания. Минимум суммы ква-
дратов отклонений исходных содержаний от сглаженных получен после второго сгла-
живания. Следовательно, после второго сглаживания получено разделение общей из-
менчивости на закономерную и случайную составляющие. Дисперсия случайной измен-
чивости <Тсп2=1ЛЗ.
Интересно, что с помощью дисперсий можно оценивать относительную роль зако-
номерной н случайной изменчивости. Дисперсия закономерной изменчивости равна раз-
ности дисперсий аЭак2 = а2—Осл2=1,98—1,13 = 0,85. Отсюда получаем закономерную из-
менчивость
0,85
-j-gg--100 = 42,9 %
и случайную изменчивость, равную 57,1%. Далее имеем среднеквадратичное случайное
отклонение <Тел== V 1,13=1,06 и коэффициент вариации случайной изменчивости
,, 1,06
^сл = " з'о = 0,35% ,
55
Таблица 13
Сглаживание наблюдений
Номер ироо Содер- жа- ние, г/т Отклоне- ния от среднего содержа- ния Первое сглаживание Второе сглаживание Третье сглаживание
Сглажен- ные со- держания Отклоне- ния Сглажен- ные со- держания ' Отклоне- ния Сглажен- ные со- держания Откло- нения
1 2,3 —0,7 2,1 -0,2 2,1 —0,2 2,2 -0,1
2 1,8 —1,2 2,0 0,2 2,5 0,7 2,5 0,7
3 1,8 —1,2 3,3 1,5 2,9 1,1 3,0 1,2
4 6,3 3,3 3,5 -2,8 3,5 -2,8 3,2 —3,1
5 2,4 -0,6 3,6 1,2 3,3 0,9 3,4 1,0
6 2,2 —0,8 2,9 0,7 з,з 1,1 3,3 1,1
7 4,0 1,0 3,4 —0,6 з,з —0,7 3,3 —0,7
8 4,0 1 ,о 3,5 —0,5 з,з —0,7 3,2 —0,8
9 2,6 —0,4 3,1 0,5 2,9 0,3 2,9 0,3
10 2,8 —0,2 2,1 —0,7 2,4 -0,4 2,5 -0,3
11 1,0 —2,0 2,1 1,1 2,2 1,2 2,4 1,4
12 2,6 —0,4 2,4 —0,2 2,5 —0,1 2,6 0,0
13 3,5 0,5 3,1 —0,4 3,1 —0,4 3,1 —0,4
14 3,2 0,2 3,9 0,7 3,6 0,4 3,6 0,4
15 5,0 2,0 3,7 —1,3 4,1 —0,9 3,9 -1,1
16 з.о 0,0 4,6 1,6 3,9 0,9 3,9 0,9
17 5,8 2,8 3,4 —2,4 3,8 —2,0 3,5 —2,3
18 1,4 —1,6 3,3 1,9 2,8 1,4 3,4 1,6
19 2,7 —0,3 1 ,8 —0,9 2,3 —0,4 2,3 -0,4
20 1,2 -1,8 1,7 0,5 1,7 0,5 1,9 0,7
Сумма 59,6 — 59,5 — 59,5 — 59,7 —
Среднее 3,0 — 3,0 — 3,0 — 3,0 —
Сумма квадратов отклоне- 22,59
ннй — 39,64 — 30,03 — — 27,87
Среднее (диспер- 1,50 1,13
сия) — 1,98 — — — 1,29
Результаты сглаживания полезно изобразить на графике (рис. 6), где исходные
содержания золота показаны сплошной кривой, закономерная изменчивость — пунктир-
ной кривой, а случайная изменчивость — величиной (Тел-
Рис, 6. График содержаний золота по
штреку (I) и закономерной изменчиво-
сти содержаний (2)
Тренд-модель изменчивости. В данной модели значения
параметров аппроксимируют алгебраическим выражением, которое назы-
вается трендом. Усредняя исходные данные, мы тем самым приближаем
их к математическому ожиданию случайной функции. Алгебраическое
выражение представляет собой функцию пространственных координат.
В зависимости от расположения точек наблюдений могут быть одномер-
ный (вдоль линии наблюдений), двухмерный (площадной) и трехмерный
(объемный) тренды. Вид алгебраического выражения выбирают произ-
вольно, что вносит некоторую неопределенность в решение и является
56
недостатком данной модели. В качестве алгебраического выражения
чаще всего используют полиномы, показательные или логарифмические
функции. Постоянные коэффициенты, входящие в выражения функций,
рассчитывают исходя из минимума суммы квадратов случайных откло-
нений. Для вычисления трендов пригодны наблюдения, размещенные по
любой, в том числе и по неравномерной сети.
Пример. Рассчитаем тренд содержаний компонента, используя один ряд наблю-
дений в скв. 5 (см. табл. 11). Для аппроксимации случайной функции может быть
использован полином первой степени
<? = ?зак -Р & = ах + b + 5,
где фзак — тренд (закономерная изменчивость);
х — координата;
а и 6 — коэффициенты полинома;
б — случайные отклонения.
Если исходить из того, что сумма квадратов отклонений минимальная, т. е.
п п
2 Ь‘2 = 2 (fi ~ aXi ~~ W ~ т1п>
то можно рассчитать коэффициенты а и Ь. Выражение (2) достигает минимума, когда
частные производные по а и & равны нулю. Можно показать, что полином первой
степени может быть приведен к виду
?зак = ? 4" г —— (*• х),
ах
т. е. к уравнению регрессия, расчет которого показан в табл. 14.
Вычисление уравнения регрессии
Таблица 14
Номер слоя X Содержа- ние цинка, % ? Отклонения Квадраты отклонений Произведение отклонений (Х-Х) (f-v)
х-х (х-х)’ (ср—J)2
1 4,93 —3 1,66 9 2,7556 -4,98
2 4,58 —2 1,31 4 1,7161 —2,62
3 3,62 —1 0,35 1 0,1225 —0,35
4 2,28 0 —0,99 0 0,9801 0
5 3,02 1 -0,25 1 0,0625 —0,25
6 2,58 2 —0,69 4 0,4761 —1,38
7 1,89 3 —1,38 9 1,9044 —4,14
Сумма 28 22,90 — — 28 8,0173 —13,72
Среднее 4 3,27 — — 4 1,1453 —1,96
Из табл. 14 имеем:
х = 4; ф = 3,27; <ТХ2 = 4; <Т/ = 1Д453;
1,96
= 2; °<р = 1,07; г = - 2-1 оу = - 0,916.
Следовательно, уравнение регрессии имеет вид
1,07
“рзак — —- 0,916 2 (х —-4)
или после раскрытия скобок <р3ак=—0,49x4-5,23. Это и есть тренд. Вычислив значения
тренда при различных координатах, получим закономерную изменчивость, а отклонения
от тренда дадут случайную изменчивость (табл. 15). Среднее из суммы квадратов
57
Таблица 15
Вычисление тренда и отклонений
Номер слоя Содержание цинка, % <р Тренд ^зак Отклоне- ния о Номер слоя Содержание цинка, % Ф Тренд ^зак Отклоне- ния V
1 4,93 4,74 0,19 5 3,02 2,78 0,24
2 4,58 4,25 0,33 6 2,58 2,29 0,28
3 4 3,62 2,28 3,76 3,27 —0,14 —0,99 7 1,89 1,80 0,09
отклонений равно дисперсии случайной изменчивости Осл2=0,1849. Отсюда имеем
Сел =0,43, коэффициент вариации
0,43
Уел =-327-100= 13,1 %.
Можно также установить дисперсию закономерной изменчивости а3ак2=<т<(,2—
Осл2=0,9604. На долю закономерной изменчивости приходится 84%, а на долю случай-
ной — лишь 16% от общей.
Оценка достоверности прогноза параметров.
Одно из достоинств математических методов — возможность количест-
венной оценки достоверности (или обратной величины — погрешности)
прогноза параметров. Однако следует отметить, что удается найти лишь
расчетную погрешность, основанную на определенных предложениях.
Фактически погрешность может заметно отличаться от расчетной, но это
можно установить лишь путем специального изучения, например сгуще-
нием сети наблюдений.
Обычно оценивается погрешность средних значений параметров, на-
пример средней мощности рудного тела, среднего состава руд, запасов
руд в каком-либо участке месторождений. Но можно оценивать погреш-
ность прогнозных значений параметров и в отдельных точках месторож-
дения. Принципиальных различий в этих двух случаях оценки погреш-
ности нет.
Погрешность прогноза определяется уровнем случайной изменчиво-
сти и устанавливается лишь в среднем, причем из случайного характера
изменчивости вытекает вероятностный характер суждений о погрешно-
сти. В теории вероятностей принято оценивать погрешность величины
с помощью доверительных границ, основываясь главным образом на
предположении о нормальном законе распределения погрешности. На
практике часто поступают проще, определяя какое-то конкретное значе-
ние погрешности, которое представляет собой среднюю (среднеквадра-
тичную) или максимально возможную погрешность.
Рассмотрим основные понятия о погрешностях. Наиболее обычной
является среднеквадратичная абсолютная случайная погрешность б.
От нее можно перейти к относительной случайной погрешности т по фор-
муле
т = 1-100%.
Далее можно определить максимальную случайную погрешность по
соотношению 6max = 6£ (t— коэффициент вероятности). При нормальном
законе распределения погрешности каждому значению коэффициента
вероятности соответствует вероятность погрешности р * *:
t р
1 0,68
2 0,95
3 0,997
* Строго говоря, на соотношение между t и р влияет также число наблюдений.
При малом числе наблюдений следует пользоваться специальными таблицами.
58
Наиболее часто вероятность погрешности принимают равной 0,997
(997 случаев из 1000), тогда t — З. В некоторых менее ответственных слу-
чаях принимают р = 0,95 (95 случаев из 100), тогда t — 2.
Доверительные границы прогнозного значения параметра опреде-
ляются соотношением <р—f6<cp<cp+/6 или в более короткой записи
<р+/6.
Из приведенных соотношений видно, что оценка погрешности сво-
дится главным образом к нахождению среднеквадратичной случайной
погрешности 6; зная эту величину, можно получить относительную и
максимальную абсолютную погрешность, а также доверительные гра-
ницы прогнозных параметров.
Формулы вычисления погрешности зависят от вида математической
модели, которая в свою очередь зависит от особенностей изучаемого
параметра и размещения точек наблюдений в пространстве. Можно от-
метить следующие основные варианты вычисления погрешности.
1. Значения параметра являются независимыми случайными вели-
чинами, т. е. к ним применима статистическая модель. Тогда среднеква-
дратичная случайная погрешность среднего равна
а
о = --—.
у и
Разделив обе части равенства на ср, получим
Это наиболее распространенные формулы вычисления погрешности.
2. Значения параметра являются зависимыми случайными величи-
нами, закономерная изменчивость отсутствует. В этом случае следует
применять модель на основе стационарной случайной функции с мерой
изменчивости он=о 1—г2, следовательно, имеем погрешность абсолют-
ную
и относительную
<4>
где г — коэффициент автокорреляции.
В частном случае, когда г неотличим от нуля, данный вариант сво-
дится к предыдущему.
3. Значения параметра являются зависимыми случайными величи-
нами, имеется закономерная изменчивость. В данном примере нужно
найти закономерную изменчивость (математическое совпадение параме-
тра) и исключить ее из расчета. Оставшаяся случайная изменчивость
имеет меру изменчивости о = оСлУ"1—г2, следовательно, абсолютная
погрешность
/и
относительная погрешность
(5)
При отсутствии закономерной изменчивости вариант совпадает с преды-
дущим. '
4. Для зависимых случайных величин при отсутствии закономерной
изменчивости погрешность параметров можно оценивать методами, раз-
59
работанными Ж. Матероном с использованием коэффициента собствен-
ного рассеяния За. Эти методы ценны тем, что учитывают и тем самым
устраняют влияния размеров проб на изменчивость оруденения параме-
тров.
Оценка погрешности параметров заключается в определении так
называемой дисперсии распространения пробы размером v в области
размером V. Дисперсия распространения о2е характеризует погрешность
значения параметра в данной области, если на нее распространить дан-
ные пробы. Дисперсия распространения зависит от размера, формы и
расположения пробы в пределах области, а также от размера и формы
Рис. 7. График дисперсии распространения гтЕ2 содержания на зону
влияния пробы в зависимости от шага сети h и мощности рудного
интервала т. По Ж. Матерому
области. Определение дисперсии распространения в общем случае пред-
ставляет собой довольно сложную вычислительную задачу, связанную
с численным интегрированием кратных интегралов. Для практической
работы Ж. Матерой предлагает пользоваться номограммами типа, пред-
ставленного на рис. 7. Дисперсию распространения пробы в каком-то
объеме рудного тела часто можно получить путем последовательного
распространения отдельных проб на линию опробования, линий опробо-
вания на плоские сечения, плоских сечений на объем рудного тела, при
этом дисперсии распространения суммируются.
Следует отметить, что расстояние, на которое можно распростра-
нять данные опробования, не должно превышать радиуса автокорреля-
ции, т. е. то расстояние, при котором утрачивается зависимость между
случайными величинами. В противном случае использование варио-
граммы приведет к завышению дисперсии распространения.
Если в области (линия, площадь, объем) произведено п измерений
и зоны влияния отдельных проб равны, то абсолютная погрешность
среднего значения параметра, как правило, равна
(6)
Делением абсолютной погрешности на среднее значение параметра
можно определить относительную погрешность.
5. В ряде случаев погрешность средних значений параметра может
быть найдена с помощью модели на основе вторых разностей. Данную
60
модель целесообразно использовать, когда имеется хорошо выраженная
закономерная изменчивость, но ее определение требует большого объема
вычислений. Тогда можно оценить погрешность, не вычисляя закономер-
ной составляющей изменчивости.
Зная меру изменчивости — среднюю относительную вторую раз-
ность Цотн и число наблюдений п, можно найти показатель разведан-
ности
1000[iOTH •
Между показателем разведанности R и относительной погрешностью
среднего значения параметра т согласно экспериментальным исследова-
ниям Д. А. Казаковского [7] имеется зависимость, которая может быть
выражена в табличном виде (табл. 16). Эту зависимость можно также аппрок- Таблица 16
симировать эмпирической формулой т = 0,861 R -°,793 (7) Зависимость погрешности (в от показателя разведанности %) R
или ]gr = —0,7931g/?—0,065, R г 'расч
что близко к табличным результатам (последняя графа табл. 16) и позволя- ет находить погрешность при промежу- точных значениях /?. 6. Следует упомянуть метод вычис- ления погрешности, предложенный 0,02—0,04 0,05—0,06 0,14 0,29 0,91 13 10 4 2 1 13,9 8,6 4,1 2,3 0,9
В. В. Богацким [1] и применимый при
независимых случайных величинах. Относительная погрешность выра-
жается формулой
т_. 2(НП—1)
п — 1
(8)
где НП — мера изменчивости — показатель неравномерности.
Рассмотрев методы оценки погрешностей значений параметров, сле-
дует отметить, что методов разработано довольно много, и нужно уметь
выбрать подходящий для конкретной ситуации. Разные методы дают
близкие, но все же различающиеся величины погрешностей параметров.
Каждый метод имеет свою ключевую формулу для определения либо
абсолютной погрешности 6, либо относительной погрешности т.
В каждой из формул (3—8) участвуют три взаимосвязанные вели-
чины: мера изменчивости, число наблюдений и погрешность параметра.
Если две из них известны, третью можно найти. На практике обычно
известны мера изменчивости и число наблюдений. Это позволяет найти
погрешность среднего значения параметра. Но можно решить и обрат-
ную задачу. Зная меру изменчивости и задаваясь какой-то допустимой
погрешностью, можно найти требуемое число наблюдений (проб или раз-
ведочных выработок), т. е. плотность разведочной сети.
Основная проблема, которая ограничивает применение математиче-
ских методов для определения плотности разведочной сети, — это отсут-
ствие в настоящее время научно обоснованных допустимых погрешностей
разведки. Во-первых, неясно, для каких параметров следует устанавли-
вать допустимую погрешность (для формы рудных тел или положения
их в пространстве, состава или запасов руд и т. п.). Во-вторых, неизве-
стно, к какому по размеру участку месторождения следует относить до-
пустимую погрешность.
Проблема допустимой погрешности разведки связана с экономиче-
ским риском принятия неправильных решений при проектировании гор-
61
иорудного предприятия или с неправильным определением его технико-
экономических показателей. Решение проблемы следует искать, по-види-
мому, в области экономики (с применением математических методов).
Оценка погрешности запасов. Выше рассмотрены приемы
оценки погрешности отдельных параметров. Однако в подсчете запасов
участвует одновременно несколько параметров, и представляет интерес
оценка погрешности запасов как функции погрешности отдельных пара-
метров.
Данная задача не имеет пока полного и всестороннего решения,
и мы ограничимся лишь приближенным вариантом решения в наиболее
распространенном способе подсчета запасов методом геологических
блоков.
В этом методе запасы руды находят по формуле
Q = SmCpdcp, (9)
а запасы металла по формуле
q = *5'Шсрй?ср^>ср> (19)
где S — площадь блока на горизонтальной или вертикальной проекции;
тСр — средняя мощность блока;
dCp — средняя объемная масса руды;
Сср — среднее содержание металла в руде.
Учитывая вероятностный характер и предполагая независимость па-
раметров, входящих в формулы (9) и (10), можно определить относи-
тельную погрешность запасов руды
XQ = VX~S + х*т + ’“d
и запасов металла
Xq = VX~S + Х~т + x2d + T'c-
Эти формулы могут быть получены на основе теоремы сложения
дисперсий независимых случайных величин.
Попытаемся оценить относительные погрешности отдельных пара-
метров, т. е. площади, средней мощности, средней объемной массы и
среднего содержания.
Абсолютная погрешность площади 6s, согласно исследованиям
С. Н. Куличихина [9], равна одной четвертой части площади так назы-
ваемой приконтурной полосы
= ±зпрк.
Отсюда относительная погрешность площади
,s-4^.100%.
Приконтурная полоса — полоса неопределенности положения гра-
ницы рудного тела. Она занимает площадь между минимально и макси-
мально возможными границами рудного тела. Приемы определения при-
контурной полосы зависят от способа оконтуривания рудного тела.
Например, на рис. 8 контур рудного тела, построенный путем интерпо-
ляции, заключен между минимальным контуром, построенным по опор-
ным точкам, т. е. по заведомо рудным скважинам, и максимальным кон-
туром, построенным по заведомо безрудным скважинам. Безрудных
скважин может быть недостаточно для оконтуривания, их можно мыс-
ленно увеличить с учетом принятой плотности разведочной сети.
В тех случаях, когда геологический блок оконтурен по опорным точ-
кам, например когда он опирается на рудные скважины, площадь при-
контурной полосы задается погрешностью определения положения
62
ствола скважины в пространстве. Если этой погрешностью пренебречь,
то остается только погрешность измерения площади на проекции, обу-
словленная ее масштабом и способом измерения площади (палеткой,
планиметром или разбивкой на геометрические фигуры). гЭту погреш-
ность можно установить, например, путем многократного измерения
одной и той же площади и сравнения полученных результатов (вычис-
ление среднеквадратичного отклонения из нескольких измерении).
Погрешность средней мощности можно найти методами, рассмотрен-
ными выше, с применением соответствующей . математической модели.
Например, если мощность независимая случайная величина, то
с =
'« /я
Рис. 8. Прикоитуриая полоса (заштрихова-
на). Внутри прнконтурной полосы контур
рудного тела (жирная линия) построен пу-
тем интерполяции иа половину расстояния
между рудными (точки) н безрудными
(квадраты) скважинами
Погрешность средней объемной массы Td может ^быть найдена ана-
логичными приемами. Поскольку измерений объемной массы обычно не-
много и они случайно распределены в рудном теле, значения объемной
массы рассматриваются как независимые случайные величины. 1огда
“ /п *
Если объемная масса устанавливается по зависимости от состава
руды (например, объемная масса железной руды^обычно зависит от со-
держания в ней железа), то погрешность средней объемной массы сле-
дует вычислять по формуле
где г— коэффициент корреляции между объемной массой и содержанием
компонента.
Погрешность среднего содержания металла находится аналогично
погрешности мощности, однако в ряде случаев бывает полезно учиты-
вать и технические погрешности опробования, выявляемые путем кон-
трольного опробования или контроля анализов. К погрешности тс сле-
дует приплюсовать погрешность тОпр, определяемую по формуле
т'с = ]/ т2с + ^'опр.
где т'с — исправленная погрешность среднего содержания.
Возможны случаи, когда погрешность определения запасов нельзя
оценить, например запасов категории Сг, оконтуренных путем неограни-
ченной экстраполяции или подвески на глубину.
опробования рудного тела по скважинам
получен путем интерполяции на половину
скважинами. Средняя объемная масса руды
3%. Требуется подсчитать запасы руды и
Пример. На рис. 9 приведен план
по сети 100X100 м. Контур рудного тела
расстояния между рудными и безрудными
dcp=3,5 т/м3, погрешность ее определения
металла и погрешность подсчета запасов.
63
_/ 11
° /3,37
2,8 2,3
/0,12
22 3,4
'7,02
LL
*3,32
33
1,05
7,38
2,3
3,3
'7,32
М
8,34
t
I
t
11
1,41
.....io\
3,731
2,3 : 1
1,14 ' Ф
/1,12 !
.Ц '' А
3,83 /Р
1,48 : \
2,8 V
1,55 .
2,5 \3£ V
Щ 7,34 . 9
,2J_ \ 1,8 1
7,33 ]0,Зз\
11 ’ 1
7,38 : ?
,11 3,2 1
*7,75 7,78 !
3,2 23 i
0,85 *0,30 ?
.11 \2з\
1,15 /0,8з\
Рис. 9. Схема оконтуривания рудного тела.
1 — РУДНые скважины (в числителе — мощность рудного
тела, в знаменателе — содержание компонента), 2 — без-
рудиые скважины. Контуры рудного тела: 3 —минималь-
ный, 4 — максимальный, 5 — интерполированный
Площадь рудного тела, подсчитанная путем
разбивки на простые геометрические фигуры, S=
=305 тыс. м2, средняя мощность шсР=2,50 м,
среднее содержание металла Сср=1,08%. Отсюда
получаем объем рудного тела V=Smcp=
= 762 тыс. м3, запасы руды Q=VdCp=2,67 мли. т,
запасы металла g=QCcp=28,8 тыс. т.
Площадь прикоитуриой полосы (см. рис. 9)
равна 210 тыс. м2, следовательно, абсолютная по-
грешность определения площади рудного тела
210
Чг = = 52,5 тыс. м1,
относительная погрешность
52,5
= '305:-100= 17-2%-
Прежде чем иайти погрешность средней
мощности, проверим, ие является ли мощность за-
висимой случайной величиной. Коэффициент авто-
корреляции между значениями мощности в ши-,
ротном направлении г=—0,186 при погрешности
ог=0,20, в меридиональном направлении г~
= —0,154 при погрешности <тг=0,21, следователь-
но, мощность является независимой случайной ве-
личиной. Применяем статистическую модель. Име-
мощности а™=0,738 м, коэффициент вариации
ем: среднеквадратичное отклонение , . _ г___.....
Vm= (0,738/2,50) • 100=29,5% Число наблюдений п=31. Находим абсолютную погреш-
ность средней мощности 6т = 0,133 м и относительную погрешность тт=5,3%.
Содержание металла в руде является зависимой случайной величиной, в чем легко
убедиться, если рассчитать автокорреляцию значений содержаний по широтному на-
правлению г=0,393 (<Тг=0,18) и по меридиональному г=0,400 (ог=0,18). Близость
коэффициентов автокорреляции по обоим направлениям свидетельствует об изотроп-
ности изменчивости. Для расчетов примем среднее значение г=0,396. Учитывая отсут-
ствие явной закономерной изменчивости в распределении содержания металла, исполь-
зуем модель на основе стационарной случайной функции. Имеем среднее квадратичное
отклонение содержаний Ос = 0,242%, коэффициент вариации Ус = 22,4%. Найдем абсо-
лютную погрешность среднего содержания
= 0,040%
и относительную
тс = -^-/Т~=^ = 3,7%.
У п
Теперь имеются все данные для расчета относительной погрешности запасов руды
т9 = / 17,22+5,32 + 32=18,2%
и погрешности запасов металла
тв = V 17,22-f-5,32-f-32+3,72 =18,6%.
Главное значение в данном примере имеет погрешность измерения площади руд-
ного тела. Эту погрешность можно было бы уменьшить, например, сгустив сеть разве-
дочных выработок по периферии рудного тела.
Вычисленная относительная погрешность запасов руды и металла является
средней. Максимальная погрешность в два раза больше и может достигать 36—37%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Богацкий В. В. Математический анализ разведочной сети. М., Госгеолтех-
издат, 1963. 212 с. с ил.
2. Верховская Л. А., Голубева В. А., Коган Р. И. Выбор информативной комби-
нации признаков для различия двух геологических объектов. М., 1972. 39 с. с ил.
(ВИЭМС).
64
. о R и Олонов ю. М. Применение формулы условной вероятности для
количественной оценки’информативности поисковых признаков. «Советская геология»,
1970, № 5, с- 49—127 с ил^ статистических показателей содержаний компонентов
4. Зенков Д. А. Эволюция ми исследования при разведке,- В кн.: Во-
пЙсыХме?адикиЖоп5обованиЯ рудных месторождений при разведке и эксплуатации.
М., 1'°с1^0ЛТ®х„из/5ао 'поротое5Г С; Ларионов А. Г. Применение геохимических мето-
s. Иванов И. В., Поротову м’есто/рождеИИЯХ скарнового типа,-В Ки. Вопросы
доь опробования н огтппп-й<пеиий полезных ископаемых при разведке и эксплуа*
методики опробования месторождении ^лези горный Ин_т) ксплуа
ТаЦИИб kS°hCA Б Методологические основы разведки полезных ископаемых. М„
^^а\аз1ковский ДКА. Оценка точности результатов в связи сгБ0метризацией и
7. дазаков<.кии м- ' м угя„ТРХиздат, 1У™. ioi с. с ил.
(ВИЭМС)^^^ д, Максвелл А. Факторный анализ как статистический метод. М.,
С ИЛ'
Й РацНМ.'В.'Неоднородность горных пород и их физических СВ0Иств м> <На.
Ука»’ 11596р4сн№ Оо«ХеРскиеX сТ^
ведочиом^деле^^^^ Теоретические основы моделнров и ел твердых полезных
ископаемых. ^TsUtistical study of geological characteristics
of pe^-^bS^sits in the to the rating
of perphyry prospects.— „Econ. ueoi. , <w.
5 Зак. 321
ГЛАВА II
поиски МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
1. СТАДИИ ПОИСКОВ
Как указывалось во введении, стадия поисков месторождений по-
лезных ископаемых разделяется на следующие подстадии: 1 — общие
поиски; 2 — детальные поиски; 3 — поисково-оценочные работы.
Поиски месторождений твердых полезных ископаемых ставятся на
основе геологических карт и карт прогноза полезных ископаемых мас-
штаба 1 : 50 000—1 : 25 000 в пределах площадей, перспективных на на-
хождение полезных ископаемых. На площадях простого геологического
строения и при установленных закономерностях локализации полезных
ископаемых поисковые работы могут осуществляться на основе геоло-
гических карт и прогнозно-металлогенических схем масштаба 1 :200 000.
Общие поиски имеют целью выявление площадей, перспективных
на нахождение месторождений, а также самих месторождений полезных
ископаемых и оценку их общих перспектив. Такие поиски осуществля-
ются с помощью геологических визуальных, геофизических, геохимиче-
ских методов, а также с применением поверхностных горных выработок
и буровых скважин. В результате работ этой подстадии поисков выде-
ляют и оконтуривают рудные поля, зоны, бассейны, рудные горизонты
и т. п„ а также обосновывают оценку перспектив исследованной терри-
тории с определением прогнозных запасов и рекомендациями об очеред-
ности дальнейших более детальных работ.
Детальные поиски ставятся на площадях, где выявлены перспек-
тивные рудопроявления, и на перспективных площадях, выделенных при
общих поисках или находящихся в районах известных месторождений.
Задачей детальных поисков является оценка перспектив исследованной
территории и выявление скоплений минерального сырья, заслуживаю-
щих дальнейшей оценки. Детальные поиски в зависимости от условий
проведения работ осуществляются наиболее рациональными комплек-
сами поисковых методов с применением поверхностных горных и бу-
ровых работ. Масштаб детальных поисков выбирается в зависимости
от сложности геологического строения исследуемой территории и осо-
бенностей ожидаемых рудоносных зон, рудных полей, месторождений
и отдельных рудных тел порядка 1 : 10 000—1 :5000.
Поисково-оценочные работы осуществляются на перспективных
проявлениях полезных ископаемых, выявленных на ранних подстадиях
поисков, а также по заявкам первооткрывателей. Задача этих работ
состоит в перспективной оценке выявленных минеральных скоплений
и обоснованном выборе месторождений для предварительной разведки.
Выполнение указанной задачи осуществляется комплексом геологиче-
ских, геофизических и геохимических исследований с использованием по-
верхностных горных и буровых работ; при этом производится геологиче-
ское картирование в зависимости от размеров и сложности строения
объекта исследования в масштабе 1 : 10 000—1 : 1000; в значительных
объемах проводится опробование полезного ископаемого по естествен-
ным и искусственным обнажениям. В результате исследований этой под-
стадии на основании детального изучения поверхности, единичных раз-
ведочных выработок на глубину, а также геофизических и геохимиче-
ских материалов должен быть определен геолого-промышленный тип,
66
установлены геологические границы месторождения в плане и состав-
лен геологически обоснованный прогноз о поведении рудных тел на
глубину.
2. ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ
Под поисковыми признаками понимаются определенные факты или
явления, указывающие на наличие или возможность выявления место-
рождений полезных ископаемых в определенном месте. К поисковым
признакам относятся следы процессов образования, изменения и раз-
рушения месторождений; физические, химические, минералогические
свойства полезного ископаемого и вмещающих пород, по которым мож-
но обнаружить месторождение в толще земной коры; сведения о дея-
тельности человека, имеющие отношение к полезному ископаемому.
Поисковые признаки разделяются на прямые и косвенные. Первые
из них непосредственно указывают на наличие месторождения, а вто-
рые косвенно свидетельствуют о возможности обнаружения оруденения.
К прямым поисковым признакам относятся: 1) выходы полезного иско-
паемого; 2) ореолы и потоки рассеяния вещества полезного ископаемо-
го; 3) особые физические свойства полезного ископаемого; 4) следы
старых горных работ или переработки полезного ископаемого и истори-
ческие данные о горном промысле.
К косвенным поисковым признакам относятся: 1) изменения око-
лорудных пород; 2) наличие во вмещающих породах жильных минера-
лов, сопровождающих оруденение; 3) различие физических свойств по-
лезного ископаемого и вмещающих пород; 4) характерные особенно-
сти рельефа; 5) гидрогеологические; 6) ботанические.
Прямые поисковые признаки
Выходы полезного ископаемого. Наличие полезного ископаемого
или рудных минералов в коренных обнажениях является наиболее до-
стоверным поисковым признаком, свидетельствующим о наличии в тех
или иных количествах рудного вещества. Поэтому выявление такого
обнажения (естественного или искусственного) является одной из задач
поисковика. Как правило, вещественный состав, мощность и строение
залежи на выходах в зоне выветривания существенно изменены. Поиско-
вое значение выходов полезного ископаемого подробно рассматривает-
ся в разделе «Поисково-оценочные работы».
Ореолы и потоки рассеяния. Этот поисковый признак характеризу-
ется повышенным содержанием полезного ископаемого, рудных мине-
ралов или элементов в рудных полях и вокруг рудных тел. Так как оре-
олы рассеяния всегда распространены на значительно больших площа-
дях по сравнению с рудными телами, то обнаружить их при поисках
значительно легче, чем сами рудные тела. Поэтому ореолы и потоки
рассеяния имеют исключительно важное поисковое значение; на их ис-
следовании основаны главнейшие методы поисков: визуальные, шлихо-
вой, геохимические.
По происхождению ореолы и потоки рассеяния разделяются на
первичные и вторичные. Первые ореолы образуются в процессе форми-
рования месторождения и, вероятно, при их метаморфизме, вторые —
при разрушении месторождений и их первичных ореолов рассеяния.
Первичные ореолы и потоки рассеяния имеют особенно большое значе-
ние при поисках месторождений, не выходящих на эрозионный срез
вмещающих их пород («слепые» месторождения), а вторйчные — при
поисках вскрытых эрозией месторождений.
Однако следует знать, что ореолы и потоки рассеяния не всегда
свидетельствуют о наличии месторождения. Первичные повышенные кон-
5» 67
ЦентрацИи полезных компонентов не всегда связаны с месторождением.
Вторичные ореолы и потоки рассеяния могут образовываться за счет
полного разрушения коренного месторождения, вследствие чего ореолы
или потоки рассеяния могут быть, а месторождения могут отсутство-
вать. Выделяют открытые ореолы рассеяния — выходящие на дневную
поверхность, и скрытые — не выходящие. Последние разделяются на
«слепые» и погребенные. Слепые ореолы рассеяния вследствие недоста-
точного эрозионного среза вмещающих пород никогда не достигали
поверхности земли, а погребенные в процессе образования или позднее
были перекрыты более молодыми отложениями.
Первичные ореолы рассеяния. Ореолы первичного
рассеяния рудного вещества представляют собой более или менее изо-
метричные участки рудовмещающих пород, окружающие месторожде-
ние и обогащенные в процессе рудообразования рядом химических эле-
ментов. Нередко их положение в пространстве контролируется характе-
ром рудоконтролирующих структур, особенностями залегания благо-
приятных вмещающих оруденение пород и т. п., поэтому они могут быть
вытянуты вдоль рудоконтролирующих элементов. По отношению к вме-
щающим породам ореолы первичного рассеяния могут быть син- или
эпигенетическими. Первые характерны для магматических и осадочных,
а вторые — для пегматитовых и постмагматических — пневматолитовых,
гидротермальных месторождений.
В сингенетических ореолах распределение химических элементов
характеризуется плавным повышением концентраций рудообразующих
компонентов по мере приближения к рудным телам (малой контрастно-
стью). В эпигенетических ореолах распределение элементов более слож-
но и характеризуется значительной контрастностью: в распределении
элементов рассеяния отмечается определенная геохимическая зональ-
ность. Образование таких ореолов и потоков происходит в результате
диффузионного, инфильтрационного или диффузионно-инфильтрацион-
ного процессов. Диффузионные ореолы возникают при диффузии эле-
ментов из рудных тел и рудообразующих растворов во вмещающие
породы. Такие ореолы обычно характерны для отдельных рудных тел.
Инфильтрационные ореолы образуются за счет рудообразующих рас-
творов, перемещающихся по зонам повышенной проницаемости — дроб-
ления, повышенной трещиноватости и т. п. Они характерны для ме-
сторождений и рудных полей. Диффузионно-инфильтрационные ореолы
сочетают особенности диффузионных и инфильтрационных.
Важно отметить различие ореолов рассеяния рудных тел и орео-
лов рассеяния рудных полей. Первые характеризуются сравнительно
небольшими размерами и высокой (особенно для эпигенетических ме-
сторождений) контрастностью, наличием в составе ореолов только тех
элементов, которые свойственны данному рудному телу, и концентра-
цией элементов, которая может превышать фоновые на два-три по-
рядка.
Первичные ореолы рассеяния рудных полей имеют значительно
большие размеры, более сложный элементарный состав, а концентрация
ореольных элементов превышает фоновые на порядок и редко больше.
При этом в число ореольных элементов могут входить не только эле-
менты, характерные для данной рудной ассоциации, но и элементы
других рудных ассоциаций. В качестве примера таких ореолов рассея-
ния рудных полей и рудных тел приведем краткие сведения об одном
золоторудном месторождении. На рис. 10 показан вертикальный разрез
одного из участков месторождения, где развиты первичные ореолы рас-
сеяния наиболее контрастных элементов: золота, мышьяка, ртути и се-
ребра. На разрезе отчетливо видны два типа первичных ореолов рас-
сеяния.
Ореолы рассеяния рудных тел расположены непосредственно у руд-
ных тел. Они маломощны (единицы метров), очень высоко контрастны
и представлены золотом, мышьяком, ртутью и серебром. При этом вы-
соко контрастные ореолы некоторых перечисленных элементов обра-
зуют узкие полосы на продолжении слепых рудных тел.
Рис. 10. Схема первичных ореолов рассеяния золоторудного месторождения.
/ — рудные тела; 2 — Au-Ag-ореол рассеяния рудных тел (коэффициент контрастности —
к. к. 100—1000); 3 — Au-As-ореол рассеяния рудных тел к. к. (100—1000); 4—Hg-ореол
рассеяния рудных тел (к. к. 100—1000); 5 — As-Au-Hg-ореол рассеяния рудных тел
(к. к. 100—1000); 6 — Au-As-Ag-Hg-ореол рассеяния рудного поля (к. к. 10—100); ореол
рудного поля (к. к. 10—100): 7 — Hg-As-Au-Ag-ореол рассеяния рудного поля (к. к. 10—
100); 8 — Hg-Au-As-Ag-ореол рассеяния рудного поля (к. к. 10—100)
Второй тип первичных ореолов представляет собой ореол рассея-
ния рудного поля. Он характеризуется большими размерами и выпол-
няет промежуточные пространства между ореолами рассеяния рудных
тел. Элементарный состав его одинаковый с первичными ореолами руд-
ных тел, но уровень контрастности ореольных элементов примерно на
порядок ниже.
Степень и характер рассеяния, а следовательно, состав, форма и
размеры ореолов рассеяния, зависят от очень многих причин. Главней-
шими из них являются:
69
1) геохимические особенности химических элементов, входящих в
состав ореолов;
2) состав, строение, морфология, условия залегания и генетические
особенности рудных тел;
3) физико-химические особенности и условия залегания вмещающих
пород.
Геохимические особенности элементов, определяющие их миграци-
онную способность, изучены еще недостаточно. Миграционная способ-
ность их зависит от следующих основных свойств: способности элемен-
тов образовывать ионы различной валентности; основных и кислотных
свойств элементов, которые определяются отношением радиусов и ва-
лентности ионов; строения природных химических соединений элемен-
тов, определяющих их проницаемость; энергии кристаллических реше-
ток природных соединений, от которых зависит их растворимость.
Установлено, например, что с увеличением валентности миграцион-
ная способность серы, меди, мышьяка, урана, ванадия, хрома и неко-
торых других элементов при прочих равных условиях возрастает, тогда
как с повышением валентности железа, марганца, кобальта миграцион-
ная способность этих элементов уменьшается. Известно, что наиболее
широкие ореолы вокруг рудных тел образуют элементы, обладающие
повышенной миграционной способностью, такие, как ртуть, сурьма,
мышьяк, цинк, молибден и др.
Первичные ореолы рассеяния по существу являются естественным
продолжением рудных тел, и поэтому их состав в общем определяется
минеральным и химическим составом полезного ископаемого. Однако
в зависимости от миграционной способности элементов по мере удале-
ния от рудных тел состав ореолов может существенно изменяться и
не отражать состав руд. Так, по данным К. М. Муканова, в первичных
ореолах рассеяния полиметаллического месторождения Алайгыр уста-
новлено наличие свинца, цинка, серебра, меди, мышьяка, сурьмы, бария
и стронция. Причем последний дает более протяженные ореолы рассея-
ния, чем другие перечисленные элементы.
Г. И. Гроссман установил, что на полиметаллических месторожде-
ниях Алтая медь, свинец и барий образуют узкие первичные ореолы
рассеяния, а серебро, цинк, мышьяк, молибден — наиболее широкие.
Нередко на наличие глубокозалегающих рудных тел могут указывать
не только главные элементы рудных тел, но и элементы-спутники. На-
пример, на свинцово-цинковом месторождении Тинтик (США) такими
индикаторами кроме свинца и цинка являются марганец и барий.
М. 3. Кантором сделан вывод о пропорциональной зависимости между
масштабом месторождений (свинца, цинка, олова, вольфрама и дру-
гих металлов) и содержанием марганца в усредненных пробах руд и
жильных минералах. Указанный автор рекомендует при поисках ме-
сторождений отдавать предпочтение тем участкам рудных районов,где
содержание марганца в жильных минералах, дайках, небольших што-
ках горных пород значительно повышено. На серебряно-свинцовом
месторождении Сиерра-Мояда (Чили) элементами-спутниками явля-
ются мышьяк и цинк, в первичных ореолах рассеяния золоторудного
месторождения Гольдфильдс (Гана) установлено повышенное содержа-
ние кобальта, висмута, серебра и олова.
Протяженность ореолов рассеяния в значительной степени зависит
от того, какими рудами представлено рудное тело: при сплошном ору-
денении такие элементы, как свинец, медь, барий, образуют весьма уз-
кие ореолы рассеяния, измеряемые единицами метров. Наоборот, при
вкрапленном оруденении ореолы рассеяния указанных элементов до-
стигают многих десятков и даже сотен метров.
Размеры и строение первичных ореолов рассеяния наряду с про-
чими факторами во многом зависят от формы и строения рудных тел:
70
вокруг одиночных простых жильных тел ореолы рассеяния образуют
оторочки, продолжающиеся по простиранию и восстанию за пределы
таких тел (рис. И); вокруг сближенных рудных тел, а также тел, ха-
рактеризующихся сложной морфологией, первичные ореолы рассеяния
имеют обычно сложные очертания (рис. 12).
/Г
Рис. 11. Схема строения ореола рассеяния во-
круг одиночного рудного тела.
1 — аллювиальные отложения; 2 — известняки,
вмещающие оруденение; 3 — рудное тело; 4—
первичный ореол рассеяния; 5 — вторичный
ореол рассеяния; 6 — скважины
Рис. 12. Схема строения первичного ореола
рассеяния вокруг сближенных рудных тел.
/ — массивные плотные известняки; 2 —слои-
стые трещиноватые известняки; 3 — глинистые
сланцы; 4 — рудные тела; 5 — первичный ореол
рассеяния; 6 — рудные прожилки
Особенности первичных ореолов рассеяния во многом определяют-
ся условиями образования месторождений. Первичные ореолы рассея-
ния гравитационно-сегрегационных и ликвационных магматических ме-
сторождений образуются в висячих боках залежей в соответствии с ус-
ловиями их образования (рис. 13).
Рис. 13. Схема строении ореола первичного
рассеяния сульфидного медно-никелевого
месторождения (разрез). По И. И. Сафро-
нову.
/ — сплошные медно-никелевые руды; 2 —
базиты; 3 — ореол в базитах; 4 — вмещаю-
щие породы
Постмагматические месторождения — пегматитовые, пневматоли-
товые, гидротермальные — всегда являются эпигенетическими, т. е. бо-
лее поздними образованиями по сравнению с вмещающими их поро-
дами. Следовательно, и первичные ореолы рассеяния полезных ископае-
мых перечисленного генезиса также являются эпигенетическими по от-
ношению к вмещающим породам.
Первичные ореолы рассеяния образуются в постмагматических ме-
сторождениях любых полезных ископаемых пегматитового, пневмато-
литового и гидротермального генезиса. Возникновение ореолов обуслов-
лено главным образом физико-механическим состоянием пород в мо-
мент рудоотложения и в меньшей мере составом пород. Главную роль
при формировании инфильтрационных ореолов играют система доруд-
ной трещиноватости и начальная пористость (рис. 14); диффузионные
71
процессы, как отмечено выше, приводят к образованию значительно
более узких (в десятки раз) ореолов, чем при инфильтрации.
Простая зависимость между масштабами месторождений и разме-
рами ореолов первичного рассеяния устанавливается не всегда. Неред-
ко непромышленные месторождения сопровождаются ореолами, интен-
сивность которых такая же, как и в промышленных месторождениях.
Морфология и строение первичных ореолов рассеяния определяется как
трещиноватостью, пористостью пород, так и формой рудных тел. Ли-
нейно-вытянутые ореолы присущи пластообразным и жильным телам;
линзовидные характерны для линз; сложные ореолы образуются вокруг
сближенных рудных тел.
Рис. 14. Схема строении нервнчных ореолов
рассеянии. По Р. Р. Зиверту, Б. Б. Шатро-
ву и др.
1 — эрозионный срез; 2 — рудные тела; 3 —
первичные эпигенетические ореолы рассей*
НИЯ
Морфология ореолов отдельных элементов определяется, кроме
того, инфильтрационной или диффузионной подвижностью этих элемен-
тов. Особенно больших размеров (сотни метров) достигают инфильтра-
ционные ореолы рассеяния, развивающиеся вдоль зон трещиноватости.
Диффузионные ореолы характеризуются значительно меньшими разме-
рами, особенно в плотных вмещающих породах. Химический состав пер-
вичных ореолов месторождений рассматриваемого генезиса всегда мно-
гокомпонентный. Установлены повышенные содержания в ореолах вокруг
пегматитов (редкометальных, слюдяных, керамических) редких и щелоч-
ных металлов (лития, рубидия, цезия): для золоторудных тел харак-
терно наличие в ореолах золота, серебра, мышьяка, сурьмы, свинца,
меди, ртути; в ореолах урановых месторождений всегда присутствуют
уран, молибден, свинец. В верхних зонах ореолов рассеяния элементов
в любых пневматолитовых и гидротермальных месторождениях наблю-
дается широкое развитие ореолов ртути, иода и брома, достигающее со-
тен метров.
Повсеместно устанавливается зональность в распределении элемен-
тов в ореолах постмагматических месторождений. Это объясняется
физико-химическими условиями образования месторождений, но глав-
ным образом различными скоростями перемещения (подвижностью)
ионов в растворах. Независимо от способа (инфильтрационный или
диффузионный) проникновения ореолообразующих элементов во вме-
щающие рудное тело породы скорости перемещения элементов различ-
ны и определяются их ионным потенциалом. По этим причинам в про-
цессе образования ореола элементы проходят разные расстояния и рас-
полагаются вокруг рудных тел зонально.
В табл. 17 в зависимости от значений ионных потенциалов приве-
дено распределение главнейших рудообразующих элементов в первич-
72
Таблица 17
Распределение рудообразующих элементов по зонам ореола рассеяния
Зоны ореола
Группа элементов таблицы Менделеева ближняя средняя дальняя
I II III IV V VI VII VIII (Au|, Li La, Y Sn W, S F Co, Fe Cu, Ag, Rb, (Cs) Zn, Cd, Ba Pb As, Sb U, Mo, S Cl Fe (Rb), Cs Hg T1 s Вг, I Fe
ном ореоле рассеяния постмагматического месторождения по зонам от-
носительно рудного тела.
Показанное в табл. 17 распределение элементов справедливо для
простейшего ореола, образовавшегося инфильтрационным или дуффу-
зионным путем вокруг одиночного тела при одноактном рудоотложении.
Строение такого простейшего первичного ореола рассеяния показано
на рис. 15.
Рис. 15. Схема строения про-
стейшего ореола первичного рас-
сеяния постмагматического ме-
сторождения (разрез).
1—рудное тело; 2 — граница
ближней зоны (111) ореола рас-
сеяния по содержанию 3—5 фо-
нов; 3 — то же, средней зоны II;
4 — то же, дальней зоны (/);
5 — площадь ореола рассеяния
элементов ближней зоны; 6 — то
же, средней зоны; 7 — то же,
дальней зоны
Расположение элементов в ореолах рассеяния может быть очень
сильно осложнено многостадийностью в отложении вещества рудных
тел и ореолов рассеяния, одновременным воздействием инфильтрации
и диффузии и другими особенностями условий образования.
Для иллюстрации изложенного приведем некоторые примеры, ха-
рактеризующие важнейшие особенности первичных ореолов рассеяния.
По данным Т. И. Нюппенена, первичные ореолы рассеяния медно-нике-
левых месторождений характеризуются комплексным составом: Си, Ni,
Со, Zn, Pb, Bi, Se, Fe и др.; повышенное содержание этих элементов по
простиранию рудных тел отмечается на большом расстоянии (до сотен
метров), тогда как вкрест простирания рудных тел оно прослеживается
73
на расстоянии до 15 м; вблизи рудных тел содержится Со, далее Ni
и еще дальше Си. Первичные ореолы рассеяния Садонских полиметал-
лических месторождений, по материалам Н. И. Куйкина, имеют много-
компонентный состав (снизу вверх: Ni, Со, Ga, Ge, As, Си, Мп, Sn, Mo,
Zn, Pb, Bi, Ag, Sb, Tl, Hg. Протяженность ореолов превышает 100 м.
Н. И. Сафронов для оловорудных жил Северо-Востока СССР уста-
новил комплексный состав и определенную зональность их первичных
ореолов рассеяния. При этом особенно важно, что в кварце, арсенопи-
рите и турмалине, расположенных в 150—200 м по восстанию от сле-
пого касситеритового оруденения, установлено высокое содержание (до
0,5%) сурьмы при низком содержании (до 0,1%) олова, тогда как в
руде сурьма практически отсутствует. Первичные ореолы рассеяния
гидротермальных месторождений, по данным А. Д. Каблукова, Н. Н. Со-
чеванова и др., имеют следующие особенности: они образуются по ос-
лабленным зонам, вблизи трещин путем инфильтрации развиваются
диффузионные ореолы. Протяженность ореолов достигает 270 м, ши-
рина их в 10—20 раз превышает мощность рудного тела и достигает
многих десятков метров.
Химический состав ореолов соответствует элементарному составу
рудных тел. Главными ореолообразующими элементами являются U, Мо
и РЬ; несколько меньшим распространением пользуются Си, As; кроме
этого отмечаются Zn, Ag, Tl, Ba, Sb, реже Zr, P, Th, V, Mn, B, Hg.
Установлено, что выше всех из перечисленных элементов над рудным
телом располагается свинец, ниже идут молибден и уран. Наоборот,
в подрудные толщи свинец не опускается совсем, а молибден и уран
ниже рудного тела прослеживаются на десятки метров. Эта закономер-
ность была использована для определения высоты эрозионного среза и
глубины залегания слепых рудных тел. Для этой цели используются
свинцово-урановое и молибден-урановое отношения продуктивности
ореолов. Эти отношения колеблются соответственно от 4,1 и 4,5 для
надрудных толщ, до 0,06 и 1,0 ниже рудных тел.
Для ореолов рассеяния некоторых гидротермальных месторожде-
ний урана, преимущественно в верхних частях рудных тел и выше их,
установлено также высокое содержание свинца, цинка, серебра,
мышьяка, таллия и ртути. Ниже рудных тел в подстилающих породах
ореолы перечисленных элементов отсутствуют.
Важные сведения по первичным ореолам рассеяния ртути над
различными по происхождению и минеральному составу месторожде-
ниями Казахстана приводятся В. 3. Фурсовым. Ореолы ртути уста-
новлены над полиметаллическими, медноколчеданными и золоторуд-
ными месторождениями. По мере удаления от рудных тел вверх пло-
щади ореолов рассеяния увеличиваются, а протяженность их в этом на-
правлении иногда достигает 400 м. Представляют интерес обобщен-
ные данные по геохимической зональности рудных тел и первичных
ореолов рассеяния оловянных месторождений [5].
В табл. 18 показаны ряды вертикальной зональности для отдель-
ных формаций и месторождений олова по данным различных авторов.
Из приведенных материалов видно, что ряды геохимической зонально-
сти оловорудных месторождений в целом очень близки, хотя и на-
блюдаются некоторые отличия (отсутствие того или иного компонента,
перестановка их). Это позволяет использовать наблюдаемую законо-
мерность при определении уровня эрозионного среза и оценке место-
рождения.
Особый интерес для поисков слепых рудных тел представляют
первичные ореолы рассеяния иода. М. А. Лапп, Е. С. Матюшина [3]
изучали ореолы рассеяния этого и других элементов над рудными те-
лами полиметаллических, медноколчеданных, медно-молибденовых,
медно-никелевых, оловорудных, золоторудных, ртутных, сурьмяно-
74
Таблица 18
Вертикальная геохимическая зональность месторождений олова
Ряд зональности (снизу вверх) Формация Район Месторождение Источник
Sn — W — Bi — Со — Си — Zn — Pb Касситерит- сульфидная Приморье Фестивальное Н. В. Никитин
Sn — W — Bi, As, Си - Zn, (Sn), (Си), Pb, (As, Sb), Ag - Sb, Hg To же То же Группа место- рождений А. Н. Боголюбов, Н. А. Ворошилов, Н. 3. Евзикова
Sn - W - Co - Си - Zn - Pb - Bl — As - Ag - Sb я Фестивальное, Перевальное Е. М. Квятков- ский
Sn — W — Co — As — Zn — Ag — Си — Pb — Bi — Sb я Фестивальное А. П. Соловов, А. П. Гаранин
W - Bi - As - Си - Sn - Ge - Sb - Mn - Zn - Pb - Ag я Верхнее А. И. Бураго
Bi - w - As - Си - Co - Sn - (Zn, Pb) - Ag - V - Mn - Sb - As я я Хрустальное я
W — Bi — Mo — As — Си — Sn — Ag — Ge — Mn — Zn — Pb — As я Я Верхне-Кеипу- хинское
W — Mo — Ge — Си — Bi — Sn — Ag — Mn — Zn — Pb — Sb — As я Я Силинское я
Mo — W — Bi — Си — As — Sn — Ag — V — Mn — Zn — Pb я п Арсеньевское я
Mo — As — Си — As — W — Bi — Sn — V — Mn — Sb — Zn — Pb • я Нижнее
Co — Mo — Sn — Си — Ag — Zn — Pb « Восточная Сибирь Верхнее, Левицкое, Эге-Хая, Улахан-Эгелях, Хапчеранга Т. П. Морозов, Л. Н. Бельчан- ская
Li — W — (Mo) — Sn — In — Си — (Ag) — Hg Касситерит- кварцевая Средняя Азия Группа место- рождений Г. И. Семенов, Н. И. Дорошенко
Примечание. В скобках приведены элементы, встречающиеся в нескольких минеральных формах н поэтому не имеющие твердого положения в ряду зональности.
мышьяковых месторождений Закавказья (Армения), других районов
Кавказа, Украинского кристаллического щита и Западного Донбасса.
При этом были установлены следующие закономерности. Ореолы иода
сопровождают все изученные месторождения. Этот элемент обладает
наибольшей проникающей способностью по сравнению с другими
ореолообразующими элементами — он проникает через такие породы,
которые являются непроницаемыми для других элементов. Ореолы
иода распространяются вверх от рудных тел на расстояние до 200 м,
тогда как в горизонтальном направлении протяженность ореолов не
превышает 50 м. Установлен следующий ряд зональности в распреде-
Рис. 16. Схема развития первичных ореолов рассеяния гидротермальных месторождений. По
И. В. Никитину
лении элементов в ореоле рассеяния (вверх от руды): Си, Pb->Zn->
->-Hg->-As, Sb^Ge->Tl->I.
Характер и протяженность первичных ореолов рассеяния зависят
также от особенностей рудных формаций. Для высокотемпературных
рудных формаций (грейзеновая, золото-кварцевая) характерно обра-
зование вокруг рудных тел сравнительно узких первичных ореолов
рассеяния (от десятков до первых сотен метров); при этом наиболь-
шее развитие имеют ореолы золота, молибдена, мышьяка. Ореолы
рассеяния среднетемпературных месторождений характеризуются бо-
лее значительной протяженностью и представлены преимущественно
медью, свинцом и цинком. Вокруг низкотемпературных месторожде-
ний образуются наиболее протяженные ореолы (до 500 м и более),
представленные ртутью, сурьмой, мышьяком, барием и др. (рис. 16).
Форма нахождения элементов в ореолах рассеяния весьма раз-
лична. Одни из них встречаются в самородном виде, например золото;
другие — свинец, цинк, медь, молибден, уран, олово, ртуть и пр.— об-
разуют преимущественно собственные минералы, хотя и встречаются
в форме изоморфных примесей в минералах других элементов. Боль-
шая часть ореолообразующих элементов находится в форме различных
примесей непосредственно во вмещающих породах и особенно в ми-
нералах-вкрапленниках, образовавшихся одновременно с оруденением
и являющихся эпигенетическими по отношению к вмещающим оруде-
нение породам. Ореолообразующие элементы могут находиться также
в пленочных и поровых водах пород, создавать твердые и жидкие рас-
творы и т. д.
76
Первичные ореолы рассеяния месторождений полезных ископае-
мых осадочного генезиса характеризуются своими особенностями. По
Н. М. Страхову [12], тела полезных ископаемых всегда окаймляются
широкими зонами зачаточного и незавершенного рудообразования, пе-
реходящими во вмещающие осадочные породы. Эти зоны являются
сингенетическими первичными ореолами рассеяния осадочного место-
рождения; содержания ореолообразующих элементов в них закономер-
но уменьшаются от рудного тела к периферии и становятся близкими
к кларковым. Для марганцевых месторождений ореольные зоны пред-
ставлены глинами с редкими марганцевыми конкрециями. В перифе-
рических (прибрежных) частях рудного пласта в большом количестве
содержатся псиломелан и манганин. В рудных телах, образовавшихся
в глубинных частях бассейна, указанные минералы замещаются родо-
хрозитом и манганокальцитом; обычно в таких ореолах присутствуют
примеси кобальта и бария.
Промышленные скопления меди в медистых песчаниках представ-
ляют собой линзы, окруженные убогой вкрапленностью медных ми-
нералов. В ореолах рассеяния кроме меди присутствуют другие много-
численные рудные элементы.
Промышленные залежи фосфоритов обычно окружены зонами, со-
держащими редкие конкреции фосфоритов, сопровождаемые глауко-
нитом. На восточно-сибирских месторождениях повышенное содержа-
ние фосфора за пределами рудных тел прослеживается по простира-
нию пород на расстоянии до 4 км, а в направлении мощности — до
25 м.
Общими особенностями первичных ореолов рассеяния осадочных
месторождений являются: сравнительно простое их строение, форма,
приближающаяся к форме рудных тел, большая протяженность в плос-
кости рудоносного пласта и небольшие размеры в направлении вися-
чего и лежачего боков. По видам и формам нахождения элементов
ореолы не отличаются от рудных тел. Они являются минеральными,
если руды сложены собственными рудными минералами, или безмине-
ральными, если полезные компоненты в рудных телах находятся в со-
стоянии сорбции.
Ореолы рассеяния месторождений вулканогенно-осадочного про-
исхождения также характеризуются некоторыми особенностями: мно-
гокомпонентностью, зависящей в основном от состава вулканогенных
гидротермальных растворов, и отсутствием в распределении ореолооб-
разующих элементов зональности. Вблизи рудных тел первичные
ореолы представлены преимущественно рудными минералами, а по пе-
риферии элементы находятся в пепловом материале в сорбированном
состоянии; ореол развивается преимущественно в пределах рудовме-
щающей породы.
Первичным ореолам рассеяния метаморфизованных, месторожде-
ний присущи закономерности, характерные для ореолов рассеяния не-
метаморфизованных месторождений.
Вторичные ореолы и потоки рассеяния. Под вторич-
ными ореолами и потоками рассеяния понимается весь комплекс про-
дуктов, возникающих при процессах разрушения месторождений по-
лезных ископаемых и их первичных ореолов рассеяния. Такие ореолы
и потоки образуются в поверхностном рыхлом покрове, почвах, рас-
тительности, грунтовых и поверхностных водах, почвенном и припо-
верхностном воздухе и связаны между собой. Они возникают на ме-
сторождениях любого состава и генезиса, подвергающихся эрозии, под
действием агентов физического и химического выветривания. В свою
очередь скорость, характер и степень разрушения месторождений оп-
ределяются геотектоническими процессами.
77
Различают ореолы и потоки вторичного рассеяния вещества. Орео-
лы вторичного рассеяния представляют собой более или менее изо-
метричные в плане участки вмещающих пород, жидкости или газа
окружающих рудное тело (месторождение), в которых устанавлива-
ется повышенное содержание ореолообразующих элементов. Потоки
рассеяния—это также участки повышенного содержания ореолообра-
зующих элементов, но они имеют обычно вытянутую форму, которая
зависит от направления переноса компонентов в твердой, жидкой или
газовой фазе из области денудации в область осадконакопления. Ми-
неральный и химический состав вторичных ореолов и потоков рассея-
ния соответствует составу руд месторождения и его первичных орео-
лов рассеяния. Фазовое состояние элементов вторичных ореолов рас-
сеяния определяется состоянием вещества и особенностями физико-
химических условий разрушения месторождений и их первичных орео-
лов рассеяния.
' В зависимости от характера процесса разрушения и фазового со-
стояния продуктов разрушения вторичные ореолы и потоки рассеяния
разделяются на: 1) механические; 2) солевые; 3) водные (или гидро-
геохимические); 4) газовые (или атмогеохимические); 5) биогеохими-
ческие.
1. Механические ореолы и потоки рассеяния образуются при про-
цессах физического разрушения химически устойчивых полезных ис-
копаемых в приповерхностных частях залежей. По крупности и агре-
гатному состоянию продуктов разрушения рудных тел механические
ореолы и потоки разделяются на крупнообломочные («рудные разва-
лы»), представленные рудными обломками, валунами и галькой раз-
мером от нескольких до десятков сантиметров в диаметре; шлиховые
(песчано-гравийные), состоящие из частиц от долей миллиметра до
нескольких миллиметров в поперечнике (при определенных условиях
в них скапливаются тяжелые минералы); тонкодиспергированные гео-
химические (глинистые), в которых рудное вещество присутствует в
виде мельчайших зерен размером в сотые и тысячные доли миллимет-
ров.
Все вышеперечисленные разновидности механических ореолов рас-
сения могут находиться в элювиальных, делювиальных, пролювиаль-
ных, аллювиальных, ледниковых и других рыхлых отложениях.
Элювиальные механические преимущественно ореолы рассеяния
обычно характеризуются преобладанием крупнообломочного материа-
ла, особенно если образуются за счет крепких, устойчивых против хи-
мического выветривания руд, залегающих в менее крепких вмещаю-
щих породах. В таких условиях продукты разрушения вмещающих
пород быстрее измельчаются и уносятся за пределы рудного ореола,
а рудные глыбы и обломки остаются на месте и свидетельствуют о на-
личии руд в коренном залегании. Такие ореолы рассеяния образуются
за счет разрушения магнетит-гематитовых, титаномагнетитовых, пег-
матитовых, кварцеворудных, скарновых, корундовых, пьезокварцевых
и подобных месторождений. Механический ореолы рассеяния, обра-
зующиеся за счет руд, менее устойчивых против физического выветри-
вания, но также химически устойчивых (золоторудные, оловорудные и
подобные месторождения), характеризуются меньшей крупностью руд-
ных обломков. В этих случаях, помимо крупнообломочных, значитель-
ную роль играют шлиховые ореолы, а иногда (например, на угольных
месторождениях) и тонкодиспергированные ореолы рассеяния. Очер-
тания элювиальных механических ореолов рассеяния определяются
контурами выходов рудных тел на поверхность коренных пород, но
размеры их обычно большие по сравнению с выходами рудных тел;
рудные обломки перемещаются в стороны от рудного тела на расстоя-
ние иногда до десятков метров.
78
Делювиальные механические ореолы и потоки рассе 1ния образу-
ются за счет физического выветривания рудных тел и) перемещения
продуктов разрушения по склону. При этом рудные обл >мки переме-
шиваются с безрудными и в той или иной степени измель аются. В за-
висимости от крепости руд, а также от крутизны склоназ соотношение
размеров рудных обломков может быть различным. Пр! выветрива-
нии крепких руд и перемещении рудных обломков по крзгым склонам
образуются крупнообломочные ореолы и потоки рассеж ия, протяги-
вающиеся по склону иногда на многие сотни метров. f
При разрушении менее крепких руд и в особенности»;при пологом
рельефе ореолы рассеяния характеризуются наличием солее мелких
фракций рудного материала. Если руда сложена устойчивыми рудны-
ми минералами, то в этих условиях значительная роль «принадлежит
шлиховым ореолам, а менее устойчивые минералы образуют тонко-
диспергированные ореолы рассеяния, протяженность которых ограни-
чивается десятками или первыми сотнями метров. Очертания делюви-
альных ореолов рассеяния определяются крутизной скона и слож-
ностью его рельефа, а также расположением и конфигурацией выхо-
дов рудных тел на поверхность коренных пород. Размеры рудных об-
ломков и их концентрация в ореоле рассеяния уменьшается по мере
удаления продуктов разрушения от их источника. л
Аллювиальные механические преимущественно потоки рассеяния
образуются за счет элювиальных и делювиальных отложений в ре-
зультате переноса, переработки и сортировки их водньми потоками.
Дальность переноса, степень переработки и сортировки натернала за-
висит от скорости течения и мощности водного потока,]! а также от
крепости руд, плотности минералов и их химической устойчивости.
Крупнообломочные потоки и ореолы рассеяния обыано являются
непосредственным продолжением элювиальных и делювиальных орео-
лов рассеяния, а в горных условиях крупные обломки у? гойчивых руд
могут переноситься мощными водными потоками на десятки километ-
ров. При этом по мере продвижения рудных обломков в аечном аллю-
вии увеличивается степень их окатанности, что имеет ичень важное
поисковое значение, так как по степени окатанности можно судить
о дальности переноса рудного материала от коренного рудного тела.
Степень окатанности обломков зависит от механически:'* свойств га-
лечника, в котором они передвигаются, величины самих юбломков, их
твердости и плотности, а главное от дальности перенос®.
Большая окатанность рудных обломков при равные физических
и химических свойствах их свидетельствует о большем расстоянии пе-
реноса. По мере переноса острые углы рудных обломколр округляют-
ся. В общем случае можно считать, что обломки слабые руд сохра-
няются неокатанными на расстоянии сотен метров, а крепких руд —
на расстоянии первых километров; грубая окатанносты свидетельст-
вует о переносе обломков слабых руд на первые единицы? километров,
а крепких — на первые десятки километров; хорошая ок, данность об-
ломков указывает на их дальность переноса, иногда на многие десят-
ки километров. Особенно большое поисковое значение ик^ют аллюви-
альные шлиховые потоки рассеяния. Следует иметь в врду, что при
благоприятных условиях может происходить не только механическое
рассеяние минералов, но и их концентрация — образование россыпных
месторождений. >
Шлиховые потоки и россыпи образуются за счет хим чески устой-
чивых и обладающих сравнительно большой плотностьЖ минералов,
выносимых из коренного месторождения. К ним относятся^золото, пла-
тина, магнетит, гематит, ильменит, рутил, хромит, касситерит, воль-
фрамит, шеелит, киноварь, циркон, монацит, пиролюзите барит, ко-
рунд, кианит, топаз, алмаз, апатит, флюорит, гранаты и л э. Отделение
79
шлиховых минералов от жильных начинается еЩе в элювии, продол-
жается в делювии и заканчивается в аллювии. Здесь при перемеще-
нии водными потоками минералы измельчаются, окатываются и сор-
тируются. При этом твердые, ио хрупкие минералы сравнительно
быстро измельчаются менее хрупкие окатываются и постепенно из-
мельчаются, менее прочные минералы сравнительно быстро измель-
чаются, распыляются и составляют тоикодиспергированиые потоки и
ореолы рассеяния. Экспериментально установлено, что при перемеще-
нии в водном потоке диаметр исходных частиц касситерита уменьша-
ется вдвое на расстоянии 15—20 км для фракции 3 мм и на расстоянии
200—250 км для фракции 0,25 мм. Различие в плотности минералов
обусловливает их сортировку: тяжелые минералы осаждаются в местах
уменьшения скорости течения водных потоков и сосредоточиваются в
нижних слоях рыхлых отложений. О дальности переноса шлиховых ми-
нералов можно судить по степени окатанности зерен и наличию сростков
с другими минералами. Состав шлиха, сохранившаяся форма кристал-
лов определенных минералов, а также сростков позволяют иногда опре-
делить генетический тип коренного месторождения и его минеральный
состав. Аллювиальные шлиховые потоки рассеяния химически и меха-
нически устойчивых минералов могут иметь протяженность многие де-
сятки километров.
Аллювиальные тоикодиспергированиые потоки рассеяния имеют
очень небольшое поисковое значение, так как тонкоизмельчеииые руд-
ные обломки независимо от их плотности очень легко переносятся на
дальние расстояния от источника образования. Пролювиальные и ко-
лювиальиые потоки и ореолы механического рассеяния по значению,
которое они имеют при поисках, занимают промежуточное положение
между делювиальными и аллювиальными. Они характеризуются мень-
шим площадным распространением и имеют значение лишь при про-
ведении детальных поисков.
Валунио-ледииковые ореолы рассеяния образуются за счет меха-
нического разрушения месторождений и переноса рудных обломков на
то или иное расстояние движущимся ледником. При этом продукты раз-
рушения, перемещающиеся по дну ледника, педвергаются сильному ис-
тиранию, а обломки, находящиеся в леднике, ие испытывают существен-
ной механической обработки. Обломочный материал, как правило, ие
сортируется по размерам частиц: наряду с крупными глыбами, дости-
гающими нередко десятков кубических метров, присутствуют шлихо-
вые н даже тонкодиспергированные фракции. В этом случае степень
окатанности рудных обломков ие указывает на дальность их переноса.
Форма таких ореолов рассеяния обычно близка в плане к треугольнику,
в остром углу которого расположено коренное месторождение, под-
вергнутое разрушению. Направление сноса материала определяется по
ледниковым шрамам на «бараньих лбах» и по ледниковым формам
рельефа. Ледник может переносить рудные обломки иа многие десятки
километров.
Особо следует отметить тонкодиспергированные механические по-
токи и ореолы рассеяния. Как выше указывалось, они содержатся в
элювии, делювии, аллювии, ледниковых и других рыхлых отложениях
и возникают не только за счет первичных минералов коренных рудных
тел, но и за счет вторичных минералов, устойчивых в зоне окисления.
Тонкоизмельченные частицы рудных минералов, составляющие такие
ореолы и потоки рассеяния, не подчиняются гравитационной дифферен-
циации, столь характерной для шлиховых потоков рассеяния. Как пра-
вило, рудные частицы очень легко переносятся на большие расстояния
от коренного источника и редко образуют непрерывные потоки рассея-
ния; они отлагаются в местах замедленного движения водного потока
и образуют так называемые донные осадки или илы. По физическим
80
свойствам они являются водоупорами, так как фильтрации вод сквозь
них не происходит; передвижение вещества в них осуществляется диф-
фузионным способом. Важнейшей особенностью таких тонкодиспергиро-
ванных осадков является способность абсорбировать химические эле-
менты, приносимые в газовой, жидкой или твердой фазе. Поэтому та-
кие осадки представляют большой интерес для поисков полезных ис-
копаемых как концентраторы рассеивающихся рудных элементов.
2. Солевые ореолы и потоки рассеяния образуются в результате
сложных химических процессов разложения, растворения, переноса и
переотложения рудного вещества в окружающих породах в виде эле-
ментов и солей. Вследствие довольно длительного формирования соле-
вых ореолов в них содержатся не только легко растворимые, но и срав-
нительно химически устойчивые минералы. При этом соли, растворенные
в метеорных, частично в грунтовых и капиллярных водах, могут пере-
носиться на значительное расстояние от коренного рудного тела или
отлагаться в непосредственной близости от него. Выпадение солей из
растворов может вызываться многими причинами, главными из них
являются: а) изменение pH и Eh растворов; б) пересыщение растворов
вследствие испарения; в) обменные химические реакции с окружающей
средой; г) сорбция элементов рассеяния сорбентами.
Большое значение в формировании солевых ореолов имеет климат
района и особенно соотношение между количестом выпадающих атмос-
ферных осадков и величиной испарения. По данным А. П. Соловова [И],
на территории европейской части Советского Союза, характеризующейся
резким преобладанием количества атмосферных осадков над испаре-
нием, в обстановке замедленной денудации создаются условия для об-
разования так называемых погребенных ореолов рассеяния. В полупус-
тынных и пустынных районах Центрального Казахстана и Средней
Азии, где испарение резко преобладает над количеством выпадающих
атмосферных осадков, образуются мощные открытые солевые ореолы.
В этих условиях диффузионное распространение солей вокруг источника
часто сопровождается накоплением их в верхних горизонтах рыхлой
толщи вследствие засоления почв. В средней полосе Советского Союза,
характеризующейся умеренным климатом, возникают полузакрытые
ореолы рассеяния месторождений, расположенных на небольшой глуби-
не от поверхности.
Чисто солевые ореолы рассеяния, так же как и механические орео-
лы рассеяния, встречаются весьма редко. Чаще образуются смешанные
(солевые и механические) ореолы и потоки рассеяния, называемые лито-
геохимическими. В их формировании помимо механической и химиче-
ской дезинтеграции и рассеяния рудного вещества принимает участие
биогенная аккумуляция элементов, происходящая в верхнем гуминовом
слое рыхлых отложений. Наибольшие содержания металлов в литохи-
мических ореолах рассеяния чаще связаны с мелкими фракциями рых-
лых отложений (менее 1 мм). Это объясняется тем, что обогащение
мелкой фракции происходит не только при механическом рассеянии,
но и в результате сорбции, коагуляции и других процессов, связанных
с возникновением ореолов. Кроме того, вторичные минералы выделя-
ются обычно в тонкодиспергированном виде или вследствие своей не-
устойчивости быстро измельчаются и также переходят в тонкие фрак-
ции. Повышенное содержание металлов в более крупных фракциях,
т. е. обратная картина, наблюдается лишь тогда, когда ореолы рассея-
ния представлены устойчивыми минералами, особенно вблизи рудных
выходов, где минералы еще не измельчены. Морфология и строение
(структура) литохимических ореолов и потоков рассеяния определяют-
ся в основном типом ореола, особенностями строения рыхлых отложе-
ний, пространственным положением и размерами рудных выходов и
рельефом местности (рис. 17). В равнинных условиях размеры и кон-
6 Зак. 321 81
г
Рис. 17. Схема строения вторичных литохими-
ческих ореолов рассеяния.
Типы структур ореолов: о — куполообразный;
б — слоистый; в — пятнистый; г — площадной;
д — струйчатый; е — ступенчатый.
1 — растительный слой; 2 — элювиально-делю-
виальные отложения; 3 —коренные породы;
4 — рудное тело; 5 — вторичные литохимиче-
ские ореолы рассеяния
туры лито геохимических ореолов
рассеяния целиком обусловлены по-
ложением и размерами рудных вы-
ходов. В горных условиях контуры
их осложняются рельефом местно-
сти. Здесь они вытянуты в направле-
нии сноса рыхлого материала неред-
ко на многие сотни метров от руд-
ного выхода. Очертания солевых
ореолов и потоков рассеяния обычно
более сложные по сравнению с ме-
ханическими; они определяются
комплексом геологических, гидро-
геологических и климатических ус-
ловий. Солевые ореолы рассеяния
могут возникать не только непосред-
ственно вблизи рудного выхода, но
и на некотором удалении от него.
Пространственное положение и
очертания смешанных ореолов рас-
сеяния обусловлены факторами,
присущими механическим и солевым
ореолам. В зависимости от преобла-
дания тех или иных процессов орео-
лы стоят ближе к механическим или
солевым.
3. Водные (гидрогеохимиче-
ские) ореолы и потоки рассеяния
представляют собой области распро-
странения подземных и поверхно-
стных вод с повышенным по сравне-
нию с фоновым содержанием рудо-
образующих элементов: К, Na, Mg,
Си, Zn, Ph, Fe, Mo, U и др., а также
сульфат-иона, хлор-иона и т. п. Они образуются за счет растворения и
выноса химических элементов и соединений из рудных тел, а также из
первичных и вторичных ореолов рассеяния.
По данным Н. И. Софронова [9], количество растворенных твер-
дых веществ в природной воде может колебаться по весу от п-10-6%
до 40%, что составляет отношение концентрации до п-108 раз.
Из рассмотрения данных табл. 19 видно, что тяжелые элементы
присутствуют в водах в исчезающе малых количествах; лишь хлор, сера
и некоторые другие содержатся в гидросфере в больших количествах,
чем в литосфере. В речных водах главными минерализаторами являют-
ся хлор, натрий, сера, кальций и кремний. Минерализованные подземные
воды по количеству растворенных в них элементов резко отличаются
от морских и речных вод высокой концентрацией. Растворенные в под-
земных водах элементы разделяются на четыре группы.
1. Главные, составляющие основную массу растворимых в воде
элементов: Na, К, Са, Mg, Cl, S, N, О, H, С, Al, Si.
2. Элементы, встречающиеся в малых количествах: Li, Rb, Sr, Ba,
Pb, Zn, Cu, Ni, Mn, Br, I, F, В, P, As.
3. Элементы, редко встречающиеся и в очень малых количествах:
Cr, Со, Ti, In, Ga, Ge, Cl, Zr, Ti, V, Hg, Bi, Cd, W, Se, Те, Mo, Ag, Au,
Be, Sn, Sb.
4. Радиоактивные элементы: U, Ra, Th, Rn и др.
Для накопления рудообразующих элементов в водах важное зна-
чение имеют следующие условия:
82
1) наличие растворенных первичных или вторичных минералов, сла-
гающих рудные тела или их ореолы рассеяния;
2) интенсивность водной миграции элементов;
3) благоприятная геолого-структурная обстановка, обеспечивающая
доступ подземных вод к рудным телам и сопровождающим их ореолам
рассеяния;
4) благоприятные палеогеографические и палеогидрогеологические
условия, определяющие стадию окисления месторождения и степень
проработанности зоны его окисления;
5) инертность вмещающих пород, препятствующая осаждению из
растворов элементов и, следовательно, способствующая развитию вод-
ных ореолов рассеяния.
Представление о содержании металлов в поверхностных и грун-
товых водах безрудных районов и в водах, омывающих месторождения,
дают данные табл. 19.
Таблица 19
Содержание некоторых металлов в поверхностных и грунтовых водах (в г/л)
По А. И. Перельману и А. А. Саукову
Металлы Поверхностные н грунтовые воды безрудных районов Воды, дренирующие месторождения данного металла
Никель п-10-6 — п-10-5 /г-10-5— п. ю-з
Кобальт п-10“7 — п-10-5 /г-10-3-/г-10-з
Циик /г-10-7 — /г-10^ /г-Ю-з
Медь /г-10-° — п-10-° /г-10~з
Уран n.lO-s_n.]O-s п • 10~з — п • 10-3
Молибден /г-10-7 — /г-10-» /г-10“з — п-10-4
Свинец /г-10-7 —/г-10-0 п 10-3
Как видно из табл. 19, содержание металлов в водных ореолах рас-
сеяния рудных месторождений повышается на 1—2 порядка.
Чем большей растворимостью в воде характеризуются минералы,
слагающие рудные тела и их ореолы рассеяния, тем отчетливее выра-
жены водные ореолы рассеяния. Галоидные соли калия, натрия, маг-
ния и др., как известно, очень легко переходят в раствор. Повышенное
содержание их в подземных водах указывает на наличие залежей соли
или рассолов этих солей в недрах. По таким поисковым признакам
были открыты крупнейшие Верхнекамские месторождения калийных,
магниевых и натровых солей. Высокое содержание калия в районе Ин-
дерского озера указывало на наличие залежей калийных солей на глу-
бине, что было подтверждено буровыми скважинами. Повышенное со-
держание калия в соляных источниках Восточного Прикарпатья послу-
жило основанием для поисков и открытия там калийных солей. Отчет-
ливо выраженные водные ореолы проявляются в связи с сульфидными
месторождениями цветных металлов, а также в связи с месторожде-
ниями молибдена, бора (осадочного), урана, редких щелочных метал-
лов и др.
За последнее время в Советском Союзе и Канаде получены очень
интересные сведения по опробованию снега и льда в районах сульфид-
ных месторождений. В почвенном льду и снегу, перекрывающих мине-
рализованные площади, установлено наличие Hg, Си, Zn, Cd, Mn, Ni,
Pb. Ореолы рассеяния характеризуются значительной шириной. Выяс-
нено, что скорость аккумуляции элементов довольно быстрая и состав-
ляет 2—3 мес. Сущность рассеяния и накопления ионов металлов и свя-
занных с ними анионов заключается в ионной миграции через капилля-
ры льда и пленочную воду, обволакивающую снежные кристаллы и за-
полняющую микропустоты и трещины в снежных слоях.
6*
83
Таблица 20
лоэффИцИенты водной миграции некоторых элементов
По А. И. Перельману
Коэффициент водной Миграции и составляющие его величины SI Са Zn Си Fe
10 50 4-10-2 2-Ю-з 1
пх 27,6 3,6 5-10-3 З-10-з 5
а 500 500 500 500 500
kx 0,07 2,8 1.6 0,13 0,04
Концентрация металлов с глубиной снега в направлении к почве
увеличивается. Переход металлов в снег является частью цикла пере-
хода Их из рудных тел и перекрывающих их почв в поверхностные во-
дотоки.
Для характеристики водной миграции элементов принят коэффи-
циент
ь __ тх-100
где тх — содержание элемента в водах, мг/л;
пх — содержание элемента в породах, %;
а — минеральный остаток воды, мг/л.
Соотношение коэффициентов водной миграции некоторых элемен-
тов показано в табл. 20.
Таблица 21
Миграционные'риды элементов для коры выиетривания
силикатных пород умеренного пояса. По А. И. Перельману
Интенсивность выкоса из коры выветривания по пределам колебания
коэффициента водной миграции k*
Миграционные ряды элементов 1000-100 10-1 0,1-0,01 0,001
Энергично выносимые Cl, Вг, I, S
Легко выносимые Са, Mg, Na, F, Sr, Zn
Подвижные Cu, Ni, Co, Mo (?), V (?), Mn, Si, К
Инертные и практиче- ски неподвижные Fe, Al, Tt, Si, TR, Jr, Hf, Nb, Ta, Ru, Rh, Pd, Rl, Os, Ir, Pt, Sn
Однако величина коэффициентов миграции элементов в отдельных
участках зоны гипергенеза может изменяться в значительных пределах
в зависимости от содержания в водах воздушных мигрантов — типо-
морфных газов — О2, СО2, H2S, СН4 и др. и водных мигрантов — типо-
морфных ионов — Н+, Na+, Mg2+, Cl~, SO?-, НСО3~ и др. Указанные
84
воздушные и водные мигранты, присутствующие в водах в определен-
ном сочетании, воздействуют на горные породы, создавая ту или иную
обстановку (окислительную), восстановительную и др.).
По величине коэффициента водной миграции устанавливаются
ряды миграции элементов в различных процессах. В табл. 21 приведены
Таблица 22
Миграционные ряды элементов для резко восстановительной
сероводородной среды. По А. И. Перельману
Миграция Коэффициенты миграции
100 10 1 0,1-0,01
Энергичная Cl, Br, I
Легкая Са, Mg, Na, Sf, F
Слабая Si, P, К
Очень слабая и полное ее отсутствие Zn, Cu, Ni, Co(?), Mo(?) Fe, Al, Ti, V, TR, Zr Hf, Nb, Ta, Ra, Rh Os, Ir, Pt, W, Sn
миграционные ряды для коры выветривания силикатных пород умерен-
ного пояса.
В табл. 22 показаны ряды миграции элементов для резко восста-
новительной сероводородной среды.
Из рассмотрения табл. 21 и 22 видно, что в зависимости от обста-
новки миграционная способность одного и того же элемента может из-
меняться. Такое различие миграционной способности элементов
А. И. Перельман назвал контрастностью. Количественно она выража-
ется отношением максимального коэффициента миграции элемента
к минимальной, Так, коэффициент миграции цинка более единицы
в зоне окисления сульфидных месторождений и коре выветривания
районов с влажным климатом.
В восстановительной обстановке в условиях соленосно-сульфидного
процесса коэффициент водной миграции цинка около 0,01. Следова-
тельно, контрастность цинка Czn, выражаемая отношением приведен-
ных выше коэффициентов водной миграции, составит
k7„ 1
^zn 0,01 lUU*
Совсем другая величина контрастности присуща, например, пла-
тине, цирконию, танталу и другим элементам, почти не образующим
растворимых соединений в гипергенных условиях. Их коэффициент миг-
рации и в коре выветривания и в условиях соленосно-сульфид-
ного процесса одинаковы — порядка 0,01. Следовательно, коэффициент
контрастности их близок к единице.
Выпадение из растворов и накопление элементов в определенных
условиях в отдельных участках земной коры зависит от величины их
геохимической контрастности. Чем выше контрастность элемента при
переходе от одних условий к другим, тем вероятнее его накопление.
85
Участки зоны гипергенеза, на которых происходит резкое изменение
миграционной способности элементов, называются геохимическими
барьерами. При резком изменении физико-химических и других усло-
вий среды существенно изменяются коэффициенты миграции элементов,
они выпадают из растворов на небольших площадях и могут образо-
вывать месторождение. Наоборот, плавное, постепенное изменение ус-
ловий не дает резкого барьера»; выпадение элементов происходит на
значительных площадях и они дольше остаются в растворе, образуя
более широкие солевые и гидрохимические ореолы рассеяния.
Выделяются два класса геохимических барьеров: 1) термодинами-
ческий, обусловленный изменением давления и температуры; 2) физико-
химический, зависящий от степени кислотности растворов, величины
испарения и подобных им факторов. Например, восстановительный се-
роводородный барьер создается в водоносных горизонтах при встрече
вод в окислительных условиях с сероводородом. При этом растворенные
в воде металлы (Fe, Со, Ni, Си, Zn, As, Ag, Cd, Hg, Pb, U, V) образуют
нерастворимые сульфиды и водный ореол рассеяния исчезает.
Итак, коэффициенты водной миграции элементов, их контрастность,
геохимические барьеры позволяют понять образование и поведение как
солевых, так и водных ореолов рассеяния месторождений полезных ис-
копаемых и поэтому имеют большое поисковое значение.
4. Газовые, или атмогеохимические, ореолы представляют собой ло-
кальное обогащение почвенного воздуха и приповерхностного слоя ат-
мосферы паро- и газообразными соединениями, связанными с полезны-
ми ископаемыми. Такие ореолы рассеяния образуются в результате хи-
мических преобразований руд сульфидных месторождений, месторожде-
ний ртути; к этой же группе относятся излучения радиоактивных руд;
газовые ореолы рассеяния возникают над месторождениями угля, нефти,
а также над собственно газовыми скоплениями (горючие газы, гелий,
углекислый газ и т. п.).
По степени радиоактивности породы, руды и минералы разделя-
ются на пять групп.
1. Породы практически нерадиоактивные — активность эквивалент-
на содержанию U<n-10~5%.
2. Породы с повышенной радиоактивностью — активность эквива-
лентна содержанию U п-10~4 — п-10-5%.
3. Породы радиоактивные и убогие радиоактивные руды — актив-
ность эквивалентна содержанию U n-10~3%.
4. Высокорадиоактивные руды и бедные руды- активность экви-
валентна содержанию U п-10-2%.
5. Богатые и рядовые руды U и Th — активность эквивалентна со-
держанию U п-10_,о/о и более.
Из изверженных пород наибольшей радиоактивностью характери-
зуются кислые и средние мелкозернистые разности гранитов, слагаю-
щие апикальные части интрузивов; ультраосновные и основные породы
отличаются наименьшей радиоактивностью.
Существенно отличаются по степени радиоактивности и осадочные
породы: наиболее радиоактивными являются торф, углистые сланцы,
характеризующиеся повышенной сорбционной способностью; наимень-
шей радиоактивностью характеризуются галоидные, сульфатные и кар-
бонатные отложения (каменная соль, ангидрит, гипс, известняки, до-
ломиты). Степень радиоактивности этих отложений иногда может по-
вышаться в связи с увеличением в их составе органического и глини-
сто-илистого вещества.
Над ртутными месторождениями установлено повышенное содер-
жание ртути в почвенном воздухе.
Над месторождениями ископаемых углей, нефти и газов в почвен-
ном воздухе отмечается повышенное содержание углеводородов различ-
86
ного состава за счет поступления этих газов из пластов угля или кол-
лекторов нефти сквозь толщу перекрывающих горных пород.
Большое количество газов, эманирующих на поверхность земли,
связано с разогревом планеты. Химический состав этих газов в местах
выхода на поверхность земли весьма неоднороден и зависит от темпера-
туры, общего давления, парциального давления, химического состава
участвующих в процессе веществ, от количества углерода, Н2О и др.
В зависимости от соотношения этих параметров в недрах земли образу-
ются те или иные газы и их группы: СО2, СО, СН4, Н2, Н2О, H2S, SO2
и др. По подсчетам советских ученых, количество газов, выделяемых
ежегодно Землей, составляет около 10,2-107 т. Выходы перечисленных
газов на поверхность земли носят локальный характер —они приуро-
чены к глубинным зонам разломов, зонам дробления и другим ослаб-
ленным участкам. Большой интерес представляет распределение гелия
на Земле. Выполненная на бывших площадях гелиевая съемка пока-
зывает, что максимальная гелиеносность характерна для рифтовых
зон и для разломов на участках длительного поднятия (плато и щиты).
Подобные и меньшие по масштабу геологические структуры, подтверж-
денные сейсмическими и гравитационными исследованиями, выявлены
в большом количестве в различных районах мира.
Таким образом, газовые эманации, особенно связанные с глубин-
ными очагами, представляют собой очень важный поисковый признак,
так как служат основанием для проведения атмохимической съемки.
В результате проведения этой съемки выявляются не только рудонос-
ные структуры, но и месторождения полезных ископаемых (нефти, газа,
ископаемого угля и др.).
5. Биогеохимические ореолы рассеяния представляют собой обла-
сти распространения живых организмов (растений) с повышенным
содержанием химических элементов, входящих в состав месторождений,
и их первичных и вторичных ореолов рассеяния.
В работах А. П. Виноградова, Д. П. Малюги, С. М. Ткалича,
В. В. Поликарпочкина и других советских, а также зарубежных иссле-
дователей приводятся следующие основные виды концентрации элемен-
тов в растениях: во-первых, над месторождениями или их ореолами
рассеяния все растения характеризуются повышенным содержанием не-
которых элементов; во-вторых, повышенная концентрация элементов
может происходить селективно, растениями только определенного вида.
Например, известны виды цинковой, литиевой, алюминиевой и другой
флоры. Содержание элементов в растениях и их контрастность в орео-
лах рассеяния зависят от многих факторов. Главными из них являются
величина содержаний элементов в самом месторождении и его ореолах
рассеяния, степень распространенности элементов в земной коре и дру-
гие их геохимические особенности.
Максимальные концентрации элементов в растениях на месторож-
дениях могут превышать фоновые на два и даже три порядка. Морфо-
логия и размеры биохимических ореолов рассеяния обычно совпадают
с формой и размерами вторичных литохимических ореолов рассеяния,
хотя в отдельных случаях наблюдаются ореолы рассеяния в растениях
в некотором удалении от месторождения, и тогда их положение обус-
ловлено наличием в почве элементов, принесенных водными потоками.
Так как в растениях могут присутствовать фактически все химические
элементы, то можно считать, что все элементы минерального питания
могут быть использованы в качестве элементов-индикаторов. Однако их
эффективность разная.
В. В. Поликарпочкин и Р. Т. Поликарпочкина [8] разделяют эле-
менты минерального питания по их индикаторной эффективности на
четыре группы. К первой группе относятся элементы, широко распро-
страненные в земной коре и характеризующиеся высокими кларками —
87
Si, Al, Na, Fe и т. n. Содержание этих элементов весьма высокое как
в месторождениях, так и за их пределами, поэтому индикаторное зна-
чение их невелико. Вторая группа представлена жизненно важными для
растений элементами, накапливающимися в них в большом количест-
ве— К, Р. Са, Mg, N. Их индикаторная эффективность также невелика,
так как они составляют довольно высокий фон и сравнительно неболь-
шое превышение концентрации над фоном.
В третью группу входят макроэлементы — Zn, Си, Cd, В, Мп, I, Вг
и др. Содержания этих элементов в золе растений выше по сравнению
с содержаниями их в литосфере. Эт элементы, как известно, характе-
ризуются сравнительно высокой подвижностью в условиях приповерх-
ностной зоны земли. Они, так же как и элементы второй группы, обра-
зуют довольно высокие фоновые содержания вследствие концентрации
элементов в растениях на безрудных участках и характеризуются низ-
кой контрастностью аномалий. Это объясняется наличием предела кон-
центрации элементов в растениях и высоким их фоновым содержанием.
Однако различие фонового содержания этих элементов по сравнению
с аномальным значительно большее, чем у элементов второй группы.
Поэтому проведение биогеохимических поисков по этим элементам дает
положительные результаты.
К четвертой группе относятся многие микрокомпоненты, характе-
ризующиеся сравнительно малой подвижностью в приповерхностной
зоне земли — Rb, W, Au, Та, Nb и др. Эти элементы являются наилуч-
шими биогеохимическими индикаторами. Повышенные их содержания
в растениях по сравнению с кларковыми определенно указывают на
концентрацию этих элементов в горных породах. Контрастность биогео-
химических ореолов рассеяния этих элементов весьма высокая
(табл. 23).
Таблица 23
Контрастность ореолов рассеяния Zn, Ag и Pb в растениях
на полиметаллических месторождениях Восточного Забайкалья.
По В. В. Поликарпочкину и Р. Т. Поликарпочкииой [8]
Элементы Отношение содержаний в ореолах к фоновым содержа- ниям
среднее максимальное
Zn третья группа биогеохимических индикаторов Ag (то же) РЬ четвертая группа биогеохимических индикаторов 3-5 Около 5 10 10—30 30—50 500—1000
Химические элементы неравномерно распределяются по органам
растений. Наибольшее количество золы содержится в их листьях, наи-
меньшее— в древесине (табл. 24).
Содержание элементов в растениях может также изменяться в за-
висимости от возраста растений и времени года. В табл. 25 приведены
данные Б. Ф. Мицкевича о характере изменения содержания металлов
в условиях Полесья.
Представление о содержании некоторых элементов в золе обычных
растений и растений, произрастающих над месторождениями, дает
табл. 26. Она показывает, что в золе растений, произрастающих над не-
которыми рудными месторождениями, содержание соответствующих
металлов увеличивается в 10—100 раз и даже в 1000 раз по сравнению
с содержанием этих элементов в золе обычных растений, и такая разни-
ца может быть определена существующими методами анализов.
88
Наибольшее значение для поисков имеют растения, обладающие
развитой корневой системой. Это отчетливо видно на рис. 18. Зависи-
мость распределения рудных элементов в почвах и золе растений над
рудными телами показана на рис. 19.
Следы старых горных работ или
переработки полезного ископаемого и
исторические данные о горном про-
мысле. Важным указанием на наличие
полезных ископаемых могут явиться
прежде всего различные фондовые, ар-
хивные и другие литературные источ-
ники: отчеты о путешествиях, геологи-
ческих исследованиях, геологических
съемках, поисках, разведке, разработ-
ке и переработке полезных ископае-
мых. Кроме того, следует использовать
заявки о наличии полезных ископае-
мых, отчеты о результатах их провер-
ки, а также отчеты ревизионных пар-
тий и т. п.
Прямым указанием на наличие по-
лезных ископаемых служат также сле-
ды прежней разработки и переработки
Это старые, обычно в значительной степени засыпанные рыхлыми отло-
жениями и покрытые растительным покровом горные выработки: штоль-
ни, уклоны, шурфы, шахты, карьеры, щелеобразные выработки и т. п.
в почвах и золе растений над
Таблица 24
Содержание золы в органах
растений
Органы растений
Содержа-
ние золы,
% от
сухого
вещества
Листья
Корни и травянистые
стебли
Кора
Древесина
Семена
В среднем
12
4-5
5
руд в давно прошедшее время.
3
5
Таблица 25
Изменение содержания элементов в растениях
в зависимости от времени года
Виды растительности Максимальное содержание металлов, установленное
26 апреля 14 июля 30 сентября
Береза, листья (Retula verrucosa) Ni, Со, V Y La
Ольха, листья (Almis glitinosa) Y Ti, Ga, Ni, Са Zr, Ga
Сосна, хвоя (Pinus Silvestris) Sn — Y, Ni, Ca
Таблица 26
Содержание металлов в обычных растениях и в растениях,
произрастающих над месторождениями
Металлы Содержание металлов, % Металлы Содержание металлов, %
в обычных растениях в расте- ниях, про- израстаю- щих над место- рожде- ниями сте- пень кон- це н- тра- ции . в обычных растениях в расте- ниях, про- израстаю- щих над место- рожде- ниями сте- пень кон- цен- тра- цин
Ванадий ~5-10~4 -п-10~з 100 Медь -5-Ю-з п-10-i 100
Хром —5-10-* - П-10-2 200 Цинк -1-10-2 1 100
Марганец -ЬЮ-2 -10 1000 Молибден -5-10-* П-10-2 100
Кобальт ~4.10-< 5-Ю-з 10 Свинец -1-10-* 1-10-2 100
Никель -1-10-3 п-10-2 10 Урай ~п • 10-6 л-10-2 1000
89
Вблизи них всегда расположены отвалы, также покрытые раститель-
ностью и нередко обнаруживаемые по положительным формам микро-
рельефа. Сами горные выработки, как правило, бывают засыпанными
и при поисковых работах недоступны для наблюдения. Отвалы этих
выработок почти всегда содержат жильные, а нередко и рудные мине-
ралы или продукты их окисления.
Ш/ LEZk
Рис. 18. Схема зависимости содержания бора в растениях от глубины проникновения кориевой
системы и распределения бора в породах. По А. М. Швыряевой.
1 — повышенное содержание бора в растениях; 2 — кларковые содержания бора в растениях; 3 —
горизонты, обогащенные бором
О близости месторождений полезных ископаемых также можно
судить по наличию следов переработки руд. Таковы, например, разва-
лины древних печей, отвалы шлака и т. п. Так как предприятия, пере-
Рис. 19. Распределение хрома в зо-
ле растений н почвах в связи с
рудными телами Викторовского хро-
митового месторождения.
1 — рудные тела; 2 — кривая содер-
жания хрома в растениях; 3 — кри-
вая содержания хрома в почвах
рабатывающие руду, обычно были расположены по берегам рек, то
шлаки нередко можно обнаружить в речных отложениях на большом
протяжении. По наличию рудных включений в шлаках и по их химиче-
скому составу можно судить о характере руд.
Древние горные выработки, связанные с разработкой полезных ис-
копаемых, известны в различных районах нашей страны: на Урале, Ал-
тае, в Казахстане, Средней Азии, Сибири, Карелии и др. Древние выра-
ботки встречаются на месторождениях полезных ископаемых, давно
используемых человечеством. Это железо, свинец, медь, олово, золото,
90
серебро, ртуть, слюда, драгоценные и поделочные камни, строительные
материалы и т. п. Наоборот, на месторождениях полезных ископаемых,
ранее не использовавшихся человечеством (марганец, хром, никель,
вольфрам, молибден и др.), они почти отсутствуют.
Косвенные поисковые признаки
Измененные околорудные породы
Изменения горных пород могут происходить: при процессах обра-
зования полезных ископаемых и при их разрушении.
При эндогенных процессах рудообразования наиболее характерны-
ми околорудными изменениями горных пород являются скарнироваиие,
грейзенизация, окварцевание, доломитизация, каолинизация, серпенти-
низация, серицитизация, хлоритизация и др. Такие околорудные измене-
ния пород служат очень важными косвенными поисковыми признаками,
так как проявляются иногда на значительно больших площадях и
в больших объемах, чем сами рудные тела. Они являются косвенными
поисковыми признаками, поскольку наличие их свидетельствует о про-
цессах минералообразования, не всегда сопровождаемых оруденением.
Скарны и скарнированные породы характерны для
многочисленных месторождений железа, меди, свинца, цинка, вольф-
рама, молибдена, бериллия, золота, кобальта, мышьяка, олова, бора.
Гранаты в скарнах в известной мере указывают на возможное оруде-
нение. Так, с гранатами андрадитового состава ассоциируется железо,
свинцово-цинковое и кобальтовое оруденение; с гранатами гроссуляро-
вого состава—свинцово-вольфрамовое оруденение; к гранатам андра-
дит-гроссулярового состава приурочены оруденения меди и частично
вольфрама.
Процессы грейзенизации сопровождают определенное рудное
минералообразование: касситерита, вольфрамита, шеелита, молибде-
нита, берилла, танталита-колумбита и иногда самородного висмута.
Грейзены, генетически связанные с кислыми гранитными интру-
зиями, сопровождают несульфидный тип оруденения: касситеритовые
и вольфрамовые месторождения, иногда с небольшой примесью суль-
фидов. Грейзены, связанные с интрузиями гранодиоритового состава,
сопутствуют сульфидному типу оруденения, представленному сульфи-
дами железа, меди, олова, висмута, молибдена, цинка, свинца, мышья-
ка и некоторым количеством касситерита и вольфрамита.
Для поисковых целей очень важно, что грейзенам определенного
состава отвечают определенные полезные ископаемые. Так, сульфидные
руды олова сопровождаются грейзенами турмалинового и турмалин-
хлоритового состава; окисные руды олова — грейзенами топазового со-
става; вольфрамовые руды — грейзенами флогопитового типа; молиб-
деновое оруденение-—грейзенами флогопито-мусковитового состава
и т. д.
Окварцевание породы. Гидротермальное изменение кислых
и средних, главным образом эффузивных пород, приводит к образова-
нию так называемых вторичных кварцитов. С кварцитами, развиваю-
щимися по кислым породам, преимущественно связаны неметалличе-
ские полезные ископаемые: алунит, каолинит, пирофиллит, диаспор, ан-
далузит, корунд и др.
К кварцитам, образовавшимся за счет пород среднего состава,
приурочены скопления меди, а также свинцово-цинковых и золото-се-
ребряных руд; реже с ними бывают связаны оруденения молибдена,
висмута, мышьяка, сурьмы и ртути.
91
Окварцеванию нередко подвергаются карбонатные породы: изве-
стняки, доломиты. Такие окварцованные породы называются джаспе-
роидами. С ними обычно бывают связаны среднетемпературные место-
рождения полиметаллов (Восточное Забайкалье, Центрльный Казах-
стан и др.)- Окварцевание карбонатных, а также силикатных пород
сопровождает и низкотемпературные сурьмяно-ртутные месторождения.
Окварцованные породы являются также поисковым признаком место-
рождений флогопита, барита, витерита и др.
Серицитизация является наиболее распространенным процес-
сом гидротермального изменения, особенно полевошпатовых пород.
Наиболее широко серицитизации подвергаются указанные породы при
воздействии на них среднетемпературных гидротермальных растворов.
При более высокотемпературных гидротермальных процессах серици-
тизированные породы являются внешними краевыми фациями грейзе-
нов, турмалинизированных мусковитизированных зон, а также вторич-
ных кварцитов.
Серицитизированные породы являются важным поисковым приз-
наком месторождений золота, меди, свинца, цинка, мышьяка и некото-
рых редких металлов.
Следует иметь в виду, что серицитизации подвергаются горные по-
роды и в процессе регионального метаморфизма, но тогда они не имеют
поискового значения. Серицитизированные породы, связанные с гидро-
термальными процессами, в отличие от аналогичных пород, возникших
при региональном метаморфизме, распространены на ограниченных
площадях, чаще развиваются по зонам тектонических нарушений и со-
провождаются другими гидротермальными изменениями пород, оквар-
цеванием, турмалинизацией, хлоритизацией и др.
Каолинизация сопровождает средне- и низкотемпературные
гидротермальные месторождения полиметаллов, олова, золота, флю-
орита, а также хрусталеносных кварцевых и отчасти барит-витерито-
вых жил.
Хлоритизации подвергаются породы главным образом уль-
траосновного, частично среднего и редко кислого состава при процес-
сах регионального, контактового метаморфизма, автометаморфизма или
под действием гидротермальных растворов.
Для поисковых целей наибольший интерес представляют хлорити-
зированные породы, возникающие при гидротермальных процессах.
Они характеризуются развитием на сравнительно ограниченных пло-
щадях и почти всегда сопровождаются другими гидротермально изме-
ненными породами — серицитизированными, окварцованными и т. п.
Сочетание хлоритизированных пород с другими гидротермально
измененными породами, а также состав хлоритов могут указывать на
возможность выявления тех или иных полезных ископаемых. Так, кварц-
хлоритовые и серицит-хлоритовые породы часто сопровождают суль-
фидно-касситеритовые месторождения и иногда медноколчеданные и по-
лиметаллические; турмалин-хлоритовые породы свидетельствуют о воз-
можности нахождения преимущественно касситерит-сульфидных место-
рождений; биотит-хлоритовые породы сопровождают колчеданные и мед-
нопорфировые оруденения; породы, состоящие целиком из хлорита,
встречаются редко и обычно являются оторочками вокруг рудных тел
некоторых хромитовых, полиметаллических, сульфидно-касситеритовых
месторождений.
Установлено, что сульфидно-касситеритовые месторождения сопро-
вождаются железистыми хлоритами (группа тюрингита), колчеданные
месторождения — магнезиально-железистыми (группа рипидолита), по-
лиметаллические месторождения — магнезиальными (группа пеннин-
клинохлора).
92
Доломитизация пород. В отличие от доломитов осадочного
происхождения, залегающих в форме пластов и занимающих обычно
большие площади, доломитизация карбонатных пород, вызываемая
гидротермальными процессами, развивается лишь на отдельных участ-
ках и часто контролируется трещинами. Такие участки пород обычно
характеризуются светлой окраской и крупнозернистостью по сравне-
нию с недоломитизированными известняками.
Доломитизированные породы являются косвенным поисковым приз-
наком низкотемпературных, реже среднетемпературных месторождений
полиметаллов, барит-витеритовых и сидеритовых месторождений.
Серпентинизация пород. Серпентинизация ультраоснов-
ных пород может происходить в результате автометаморфизма (петель-
чатые серпентиниты), динамометаморфизма (антигоритовые серпенти-
ниты), и в этих случаях носит региональный характер. Однако для по-
исков полезных ископаемых особенно важны зоны серпентинизации,
возникающие под воздействием гидротермальных растворов. Серпенти-
низация в этом случае сопровождается оталькованием, карбонатиза-
цией и хлоритизацией ультраосновных пород; развивается она обычно
вдоль зон разломов. Наличие таких зон серпентинизации ультраоснов-
ных пород, особенно перидотитов является важным поисковым приз-
наком месторождений хризотил-асбеста.
Перспективными для нахождения месторождений хризотил-асбеста
являются также серпентинизированные участки ультраосновных по-
род, расположенные вдоль контактов с более молодыми кислыми поро-
дами, а также эндоконтакты серпентинизированных ультраосновных
пород, рассеченных дайками кислого состава.
В ультраосновных породах иногда наблюдаются так называемые
реакционные полосы, состоящие из биотита (иногда вермикулита, хло-
рита), актинолита, талька и серпентинита, отличающиеся от темного
фона неизменных ультраосновных пород яркой окраской. Они явля-
ются поисковым признаком корундовых плагиоклазитов, марундитов
и талька.
К другим видам гидротермальных изменений горных пород, кото-
рые служат косвенными поисковыми признаками, относятся баритиза-
ция, цеолитизация, листвеиитизация, пропилитизация, карбонатизация,
флюоритизация. Листвеиитизация, развивающаяся по ультраосновным
породам, указывает на возможность обнаружения месторождений
талька; листвеиитизация.основных пород является поисковым призна-
ком на кварцево-золотоносные и медно-кобальтовые оруденения, а так-
же на жильные месторождения меди, содержащие никель и кобальт
(Урал). Пропилитизированные породы указывают на воз-
можность нахождения сульфидных месторождений. Карбонатиза-
ция, флюоритизация и баритизация горных пород свиде-
тельствуют о развитии гидротермальных процессов и часто являются
поисковыми признаками средне- и низкотемпературных полиметалли-
ческих месторождений золота и др.
Цеолитизация пород свидетельствует о проявлении низко-
температурных процессов минералообразования. Она является важным
поисковым признаком месторождений исландского шпата и некоторых
других полезных ископаемых.
Важное поисковое значение имеет окраска пород, связанная
с процессами минералообразования. Так, кирпично-красный и желто-
вато-бурый цвета пород указывают на присутствие железных руд; .зе-
леновато-белая, желтая и розовая окраска гидротермальноизменеиных
даек пироксенита, микрогаббро, диабаза и плагиоклазита, залегающих
в перидотитах, указывает на возможное присутствие здесь месторожде-
ний хризотил-асбеста; черные, темно-зеленые или темно-серые участки
93
среди кристаллических известняков, могут оказаться магнетит-гемати-
товыми, хлоритоидными и маргаритовыми наждаками; красивые яб-
лочно-зеленые, розовые и желтые тона доломитизированных известня-
ков вблизи контактов их с жильными породами типа диабазов, порфи-
ритов, габбродиабазов и других являются хорошим поисковым призна-
ком на асбестоносные серпентиниты.
Важное поисковое значение имеет околорудное изменение горных
пород, выражающееся в их углефикации. Установлена тесная
связь крупных колчеданных месторождений с толщами горных пород,
содержащих углистое вещество. Это явление известно на месторожде-
ниях Текели в Средней Азии, Николаевском на Рудном Алтае и др. На
месторождении Текели носителями углистого вещества являются мета-
морфизованные мергелеподобные образования (углисто-глинистые до-
ломиты) и глинистые филлитоподобные сланцы. Из-за присутствия в них
углистого вещества они имеют черный цвет. Углистое вещество содер-
жится также в рудах. По данным рентгеновского анализа, оно нахо-
дится в аморфном состоянии. Установлено, что в удалении от рудных
тел углистое вещество распределено относительно равномерно при
среднем содержании его в породах 3,5%; при приближении к колчедан-
ных рудам отмечается повышенное содержание углерода при весьма не-
равномерном его распределении. Максимальное содержание органиче-
ского углерода обнаруживаетя в непосредственной близости к колче-
данным рудам, где оно достигает 27,14%; такие обогащенные углеро-
дом участки чередуются с участками, где углерода мало; в рудах со-
держание углерода минимальное. Поскольку считается, что углистое
вещество имеет осадочное происхождение, неравномерное распределе-
ние его связывают с формированием рудных тел. В результате мигра-
ции углерода из горных пород происходит их обесцвечивание. Углерод
взаимодействуя с грудными флюидами, переходит в газообразные про-
дукты СО, СО2 и др.
В результате процессов приповерхностного изменения и разруше-
ния месторождений происходят околорудные изменения пород, которые
также могут быть использованы как поисковые признаки. Прежде всего
следует указать наобохревание пород, возникающие при окисле-
нии многих сульфидных месторождений. В верхних частях таких ме-
сторождений возникает железная шляпа, состоящая из различных вод-
ных окислов железа, иногда с гематитом, кремнеземом, труднораство-
римыми окислами и солями других металлов, а также из некоторого
количества первичных, еще не растворившихся минералов. Процессы
окисления сульфидов и образование железных шляп описаны в класси-
ческой работе С. С. Смирнова [10].
Обохренные породы, возникшие за счет разложения сульфидов,
отличаются обычно наличием индикаторных текстур лимонитов, значи-
тельной пористостью, наличием пустот выщелачивания, а иногда и при-
сутствием более устойчивых неразложенных зерен сульфидов, при-
сутствие в обохренных породах аннабергита (зеленые «никелевые цве-
ты») и эритрина (розовые «кобальтовые цветы») указывает на разру-
шение руд никеля и кобальта. Обохренные породы, образовавшиеся за
счет медных вкрапленных сульфидных руд, содержат налеты, примазки
и прожилки медной зелени и сини, а в сухое время года — корочки гип-
са и других сульфатов.
Важным поисковым признаком являются осветленные поро-
ды. Обеленные выщелоченные породы породы возникают в резуль-
тате воздействия кислых сульфатных вод и нередко сопровождают суль-
фидные рудные месторождения.
«Горелые» (ш л а к о в и д н ы е) породы, возникающие вслед-
ствие подземных пожаров, являются хорошим поисковым признаком
угольных месторождений, и т. п.
94
Жильные минералы, сопутствующие оруденению
Как известно, для эндогенных и особенно для гидротермальных ме-
сторождений иногда характерна определенная зональность в распреде-
лении слагающих их минералов. При этом зона жильных минералов
составляет периферические части рудных тел и нередко распространя-
ется во вмещающих породах вверх и по флангам от рудного тела на
значительные расстояния. Такие безрудные зоны гидротермального про-
исхождения являются хорошим поисковым признаком.
О. Д. Левицкий и В. И. Смирнов по характеру исходного материа-
ла выделяют четыре типа периферических безрудных зон. Зоны первого
типа представлены минералами, образовавшимися за счет вещества,
вынесенного из недр Земли рудоносными растворами. Зоны второго
типа слагаются безрудными минералами, образовавшимися за счет вы-
носа и переотложения вещества вмещающих горных пород при мета-
соматических процессах. Зоны третьего типа представлены безрудными
минералами, возникшими за счет переотложения минерального веще-
ства ранних стадий рудообразования при внутрирудном метасоматозе.
Зоны четвертого типа содержат безрудные минералы смешанные про-
исхождения.
Наиболее характерными типоморфными минералами зон первого
типа являются барит, флюорит, реже сидерит и кварц, иногда кальцит
и другие карбонаты. Безрудные баритовые жилы этого типа установ-
лены в верхних частях полиметаллических месторождений Кавказа.
Казахстана, Карамазара, Рудного Алтая и др. Некоторые баритовые
жилы месторождений Апршры, Чарды (Грузия), Човдара (Азербайд-
жан) на глубине 300—500 м от поверхности земли переходят сначала
в бедные свинцово-баритовые, а еще ниже иногда в богатые полиметал-
лические руды.
Безрудные флюоритовые зоны встречаются над гидротермальными
рудными месторождениями реже, чем баритовые. Одако и их можно
считать поисковыми признаками скрытого оруденения. Известно много
случаев такой зональности. Так, В. И. Смирнов наблюдал кварц-флю-
оритовые жилы над месторождениями Актюз в Северной Киргизии. Без-
рудные флюоритовые зоны установлены на полиметаллическом место-
рождении Кентукки в США и т. д. Часто верхние и фланговые части
рудных тел представлены зонами (иногда маломощными прожилками)
карбонатов, кварца, халцедона.
Типоморфными минералами безрудных зон второго типа являются
различные карбонаты: главным образом кальцит, реже доломит, маг-
незит, анкерит, манганокальцит, манганоанкерит н сидерит. Указанные
минералы встречаются в виде жил, прожилков и гнезд на продолже-
нии рудных тел в известняках и доломитах. Подобные зоны имеют ме-
сто на золоторудных месторождениях Алдана, на Лениногорском поли-
металлическом месторождении и многих других.
Безрудные зоны третьего типа могут быть представлены различ-
ными жильными минералами. Например, на месторождениях пятиэле-
ментной формации Рудных гор Центральной Европы по мере удаления
от рудных тел устанавливается такая последовательность отложения
безрудных минералов: барит, флюорит, карбонаты (кальцит). Послед-
ние слагают жилы на расстоянии до 100 м от промышленных частей
жил.
Указанные безрудные зоны имеют большое значение для поиско-
ков скрытых, залегающих на глубине, рудных тел. Однако следует
иметь в виду, что скопления безрудных минералов могут быть и не
связаны с оруденением. Важным отличием безрудных зон, указываю-
95
щим на наличие оруденения на глубине, от аналогичных зон, не свя-
занных с оруденением, является присутствие в их составе примесей
рудных минералов, а в нерудных минералах—рудных элементов.
Различие физических свойств
полезного ископаемого и вмещающих пород
Различные физические свойства горных пород и руд являются ос-
новой геофизических методов поисков. Под геофизическими аномалиями
понимаются значительные отклонения от нормального значения физи-
ческих полей. Наличие тех или иных геофизических аномалий указы-
вает на неоднородность физических полей, а следовательно, и на воз-
можность обнаружения месторождений, или позволяет судить об осо-
бенностях геологического строения исследуемой территории. Поэтому
геофизические аномалии являются поисковыми признаками месторож-
дений полезных ископаемых. При этом одни из них, например магнит-
ные и радиоактивные аномалии, могут непосредственно указывать на
наличие месторождения и по своему значению должны рассматриваться
как прямые поисковые признаки, другие — электрические, гравитаци-
онные, сейсмические — имеют значение косвенных поисковых признаков.
Ниже приводится краткая характеристика наиболее типичных геофизи-
ческих аномалий.
Магнитными аномалиями называются отклонения магнит-
ной восприимчивости в точке измерений от нормального магнитного
поля. Интенсивность магнитного поля измеряется в гаммах. По вели-
чине интенсивности выделяют слабые аномалии, отличающиеся от нор-
мального поля на десятки и сотни гамм, средние — на тысячи гамм и
сильные —на десятки тысяч гамм.
Слабые магнитные аномалии вызываются различными горными
породами, содержащими, железистые минералы, а также рассеянную
вкрапленность магнитных минералов. Аномалии средней интенсивности
обусловлены наличием залежей гематитовых руд, медно-никелевых
руд, содержащих пирротин, бокситов, скарнов, кимбелитовых трубок,
а также присутствием на изучаемых площадях пород с повышенной
магнитной восприимчивостью. Сильные магнитные аномалии обуслов-
лены большими скоплениями магнитных руд: магнетитовых железистых
кварцитов, магнетитовых скарнов, титаномагнетитовых руд и т. п.
Радиоактивные аномалии вызываются присутствием по-
вышенного количества радиоактивных элементов в тех или иных горных
породах и рудах, слагающих отдельные участки земной коры, или на-
личием в почвенном воздухе газообразных продуктов радиоактивного
распада радона и торона, в связи с чем различают гамма-аномалии
и эманационные аномалии. Первые из них представляют собой участки,
отличающиеся повышенной интенсивностью гамма-излучения по сравне-
нию с нормальным фоном. Последний состоит из космического излуче-
ния, собственного фона прибора и излучения менее радиоактивных по-
род, слагающих изучаемую территорию. Гамма-излучения измеряются
в микрорентгенах в единицу времени. Величина гамма-аномалий может
колебаться от нескольких микрорентген в час до десятков и тысяч мик-
рорентген в час.
Эманационные аномалии представляют собой участки, ха-
рактеризующиеся повышенным содержанием радиоактивных эманаций
в почвенном воздухе по сравнению с нормальным эманационным по-
лем, близким к кларковому. Эманационными аномалиями считаются
такие участки, где повышенная радиоактивность выражается в Десят-
ках, сотнях и даже в тысячах эман. При этом выделяют радоновые,
тороновые и смешанные аномалии. Эманационные аномалии свидетель-
ствуют о наличии скоплений урана и других элементов, генетически
96
связанных с ураном. Кроме того, эманационные аномалии могут ука-
зывать на наличие рудоконтролирующих структур.
Электрические аномалии. Сущность электрических ано-
малий заключается в том, что разные горные породы и залежи полез-
ных ископаемых характеризуются различными электрическими свой-
ствами: удельным электрическим сопротивлением, диэлектрической про-
ницаемостью и электрохимическими особенностями.
Различия в указанных электрических свойствах горных пород и руд
обусловлены их составом, структурой, текстурой и условиями залега-
ния. Следовательно, участки земной коры, отличающиеся электриче-
скими свойствами от пород окружающих территорий, могут быть об-
наружены путем измерения этих свойств. Это является основой мето-
дов электрометрии, при помощи которых в настоящее время удается
решать весьма разнообразные геологопоисковые задачи. Изучение из-
менения электрических свойств горных пород в горизонтальном и вер-
тикальном направлении позволяет установить контакты между извер-
женными и осадочными породами, границы между различными осадоч-
ными породами, тектонические зоны разломов, выявить местоположение
малых интрузий, рудных тел, угольных пластов, водоносных горизон-
тов, зоны развития карста и т. п.
Сей с м оэ л ект р ич еские аномалии. Как известно, пьезо-
электричество возникает в некоторых анизотропных кристаллах под
воздействием механического напряжения. Повышенными пьезоэлектри-
ческими свойствами обладают кварц, турмалин, нефелин, цинковая об-
манка, а также сегнетовая соль и др. К настоящему времени установ-
лено, что при распространении упругой волны через породы, содержа-
щие минералы — пьезоэлектрики, возбуждается электромагнитное поле,
величина которого достаточна для его регистрации (50 мкВ и более).
Наибольшая величина пьезоэффекта по сравнению с вмещающими по-
родами (гранитами, сланцами и др.) установлена над кварцевыми,
кварцево-рудными и пегматитовыми телами.
За последнее время установлено, что сейсмоэлектрические анома-
лии могут быть связаны не только с кварцевыми или с другими мине-
ралами, обладающими пьезоэлектрическими свойствами, но и с локаль-
ными зонами трещиноватых и обводненных пород, зонами тектониче-
ских нарушений, а также с повышенными значениями естественного
электрического поля Земли. Поэтому сейчас такие аномалии называют
сейсмоэлектрическими, а не пьезоэлектрическими.
Аномалии вызванной поляризации. Вызванная поляри-
зация обусловлена прохождением электрического тока через породу,
содержащую электронопроводящие минералы, а также через раствор,
находящийся в порах породы. Вызванная поляризация возникает в не-
однородной среде, состоящей из твердого вещества и жидкости — элек-
тролита, и связана с физико-химическими процессами, происходящими
в пограничном слое между твердым и жидким веществом. Следователь-
но, вызванная поляризация представляет собой физико-химическое яв-
ление, происходящее в породах под действием электрического тока и
сопровождающееся возникновением вторичных электродвижущих сил,
существующих некоторое время после включения тока. Сопутствующее
этому явлению вторичное электрическое поле называют вызванной по-
ляризацией.
Составные части породы по величине и характеру электропровод-
ности могут состоять из изоляторов, электронных и ионных проводни-
ков. К изоляторам относится большая часть породообразующих минера-
лов, характеризующихся удельным электрическим сопротивлением бо-
лее 108 Ом-м, а также газ, находящийся в порах породы, сопротивле-
ние которого еще выше. К электронным проводникам относятся боль-
шее число сульфидов, магнетит, пиролюзит, графит, а также антрацит и
7 Зак. 321 97
Шунгит. Они характеризуются низким удельным электрическим сопро-
тивлением— от 10~5 до 10-2 Ом-м. Ионными проводниками являются
водные растворы — электролиты, находящиеся в порах породы. Их
удельное сопротивление зависит от концентрации раствора и изменя-
ется от 0,1 до 400 Ом-м.
Таким образом, аномалии вызванной поляризации обусловлены
электронопроводящими минералами, представленными главным обра-
зом сульфидными рудами, особенно вкрапленными, обнаружение кото-
рых другими геофизическими методами неэффективно. К. настоящему
времени этим методом открыты медноколчеданные, полиметаллические,
редкометальные и другие промышленные месторождения и рудопрояв-
ления. При этом используются как наземные, так и скважинные ва-
рианты метода вызванной поляризации.
Гравитационные аномалии. Под гравитационными ано-
малиями понимается повышенное значение ускорения силы тяжести
или вторых производных потенциала силы тяжести на отдельных участ-
ках земной поверхности по сравнению с нормальным значением этих
величин для окружающей территории. Гравитационные аномалии обус-
ловлены различиями в плотности пород и руд и измеряются в миллига-
лах. Они вызываются наличием в земной коре железных руд (место-
рождения К.МА, Кривой Рог, Кустанай), значительными скоплениями
сульфидных руд, хромитов и некоторых других руд, характеризующихся
повышенной плотностью.
Сейсмические аномалин вызываются неодинаковыми уп-
ругими свойствами пород и выражаются в различной скорости распро-
странения упругих волн от места возбуждения до пункта приема. Изу-
чение сейсмических свойств особенно эффективно позволяет выявлять
структуру пород и связанные с ней залежи полезных ископаемых (ме-
сторождения нефти, газа и др.).
Аномалии звуковой геолокации. Звуковая геолока-
цня применяется для изучения пород, залегающих под дном акваторий.
Сущность метода состоит в том, что в воде возбуждается импульс упру-
гих колебаний звукового диапазона частот, который достигает дна и
отражается от него. Этот отраженный уровень определяет рельеф поверх-
ности дна; при этом одна часть энергии проникает в первый слой грун-
та и отражается от раздела со следующим слоем, а другая — проникает
в следующий слой и отражается от поверхности раздела со следующим
слоем и т. д.
Отраженные от поверхности дна и раздела разнородных слоев им-
пульсы регистрируются в порядке их поступления на эхограмме мето-
дом яркости модуляции. Таким образом составляется акустико-геологи-
ческий разрез. Работы осуществляются с движущегося судна, что поз-
воляет составлять непрерывный разрез. При этом удается установить
оси и контуры структур, выходы и направления падения пластов,
структур, линии тектонических нарушений, проследить рудные тела под
водой и т. п.
* *
*
Возможности отдельных геофизических методов при изучении гео-
логического строения района и поисков месторождений полезных иско-
паемых определяются главным образом дифференциацией физических
свойств пород и полезных ископаемых. Наличие полных сведений о фи-
зических свойствах пород и руд наряду со знанием особенностей гео-
логического строения района позволяет обоснованно оценивать общие
условия применимости отдельных геофизических методов и выбирать
их рациональный комплекс. Применение комплекса геофизических ме-
98
годов позволяет уменьшить, а иногда и целиком исключить неоднознач-
ность геологического истолкования результатов, полученных при ис-
пользовании отдельных геофизических методов.
Характерные особенности рельефа
Различия физических и химических свойств горных пород и полез-
ных ископаемых наряду с геотектоническими условиями играют важ-
ную роль при формировании макро- и микрорельефа. Известно, что при
прочих равных условиях положительные формы рельефа создаются не-
нарушенными, более устойчивыми против выветривания породами,
тогда как отрицательные обусловлены менее устойчивыми в поверх-
ностных условиях породами. Отрицательными формами рельефа харак-
теризуются зоны разрывных тектонических нарушений.
На изучении особенностей рельефа основана аэрофотосъемка,
съемка с космических аппаратов и другие дистанционные методы ис-
следования поверхности залежи. Изучение формы микрорельефа может
быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых.
Например, мощные пегматитовые и кварцевые жилы, залегающие
в сланцах или других менее устойчивых горных породах, выделя-
ются в рельефе в виде выступов высотою до нескольких метров. На
выходах сравнительно легко растворимых полезных ископаемых (изве-
стняки, гипс и др.) наблюдается характерный карстовый рельеф (кар-
стовые воронки). Над залежами сульфидных руд, легко окисляющи-
мися в поверхностных условиях, образуются своеобразные углубления,
очертания которых нередко соответствуют границам рудных тел. Выхо-
дам угленосной толщи часто отвечают пониженные заболоченные уча-
стки района.
Гидрогеологические поисковые признаки
Наиболее эффективно гидрогеологические наблюдения могут быть
использованы при поисках месторождений углей и других полезных ис-
копаемых, являющихся водоносными горизонтами. Воды, сопровож-
дающие нефтяные и газовые месторождения, обычно содержат значи-
тельное количество иода и брома, а наличие водоносных горизонтов
свидетельствует о присутствии в разрезе пористых и водоупорных по-
род; первые из них могут служить коллекторами нефти или газа, а вто-
рые— экраном. Угольные пласты часто являются водоносными, поэто-
му наличие водоносных горизонтов в толще угленосных пород косвенно
может указывать на присутствие пластов угля. Наличие водоносных
горизонтов может помочь обнаружению пластов песков и т. п.
Изучение гидрогеологии района иногда помогает выявить важные
геологические закономерности, контролирующие пространственное раз-
мещение месторождений. Так, линейное расположение водных источ-
ников может указывать на наличие разломов, зон дробления и т. п.
Это позволяет выявить структурные поисковые предпосылки, с кото-
рыми связаны определенные полезные ископаемые.
Ботанические поисковые признаки
Ботанические поисковые признаки выражаются в том, что над ми-
неральными скоплениями или над их ореолами рассеяния (механиче-
ским солевым, гидрохимическим) произрастают определенные виды
растений. Как известно, для питания растений кроме основных элемен-
тов— углерода, водорода, кислорода, калия, натрия, магния, кальция
фосфора, серы — необходимы микроэлементы. Одни из них стимулиру-
ют рост растений, другие оказываются вредными и угнетают их. Из-
быток некоторых элементов в почвах обычно вызывает заметные изме-
7* 99
нения во внешнем облике растений, ведет к их заболеванию. При этом
изменяется окраска листьев, цветов, уменьшаются их общие размеры.
Среди растений выделяют универсальные, локальные и тератоло-
гические индикаторы. Универсальные индикаторы представляют со-
бой растения, всегда н везде указывающие на наличие определенных
элементов в почвах. Таких индикаторов выявлено пока еще очень не-
много. К числу их относятся галмейная фиалка (Viola calaminaria} и
галмейная ярутка (Thlaspi calaminarium), произрастающие над цинко-
выми рудами. Растения, являющиеся локальными индикаторами, более
многочисленны. Они представляют собой обычные широко распрост-
раненные растения, которые при определенных условиях могут указы-
вать на особенности пород и почв. Обобщенные сведения по этому во-
просу приводят В. В. Поликарпочкин и Р. Т. Поликарпочкина ,[8].
В чешских Рудных горах седмичник (Trientalis europeal} произрастает
только на участках, характеризующихся повышенными концентрациями
олова. В Советском Союзе это растение широко распространено в лес-
ных районах независимо от концентрации олова. Для Рудного Алтая
индикатором меди является кочим (Gypsophila Patrinii). Это же расте-
ние является индикатором медных и медно-никелевых месторождений
Тувы. Для тех же медно-никелевых месторождений является индикато-
ром бурачек двусемянный (Alyssum biovulatum).
Тератологические (симптоматические) индикаторы характеризу-
ются следующими признаками.
1. Изменением внешнего вида растений: необычно пышное развитие
растений, уродливость, необычная окраска, несвойственная растению
форма цветов, листьев и т. п. Так, на полиметаллическом месторожде-
нии Аткыз (Армения) наблюдается изменение формы цветка мака
крупнокоробчатого (Papaver mactostomum). Вместо четырех лепестков
появляется пять — семь, цветы приобретают «махровый» вид. На место-
рождениях никеля бурачек двусемянный отличается значительно боль-
шими размерами — до 60 см в диаметре, тогда как на безрудных пло-
щадях диаметр его составляет 5—8 см. Он характеризуется также из-
мененной формой листьев, более крупными плодами. На почвах, бога-
тых битумом, наблюдаются являения гигантизма и уродливости расте-
ний. Глубокие изменения вызывает наличие в почвах урана и тория,
при этом образуется ряд патологических форм растений — карликовые
или гигантские.
2. Отклонениями в режиме развития растений: раннее или позднее
цветение, опадание листьев и т. п. Отмечена способность растений, про-
израстающих на битумсодержащих почвах, к вторичному цветению.
3. Признаками угнетения растений или отсутствием растительно-
сти. Над месторождениями бора наряду с патологическими формами
наблюдается отсутствие растительности. Растительность отсутствует
также над участками, где близко к поверхности расположены богатые
сульфидные руды.
На отдельных участках редкометального и полиметаллического
оруденения установлены определенные особенности в растительном по-
крове. Так, на участках вольфрамового, молибденового и полиметалли-
ческого оруденения растительный покров значительно разрежен (расте-
ниями занято 5—15% площади); растения низкорослые (5—10 см), ге-
неративные побеги почти отсутствуют. На безрудных участках расти-
тельность более обильная (растениями занято 40—60% площади), вы-
сота растений 15—20 см, генеративные побеги многочисленны.
Над вольфрамовыми месторождениями произрастают разреженные
типчаковые или типчаково-серополынные ассоциации без астрагала.
Над полиметаллическими месторождениями растут разреженные по-
лынно-прутяковые ассоциации; при повышении свинца в почве расти-
тельность сильно разрежается и при содержании его в наносах около
100
1% полностью исчезает; при высоком (до 1%) содержании в почве
меди характер растительности резко изменяется — в этих условиях
пышно развивается качим Патрэна.
Ботанические поисковые признаки все еще мало изучены. Дальней-
шие исследования в этом направлении в сочетании с фотометрическими
и дистанционными (самолетными, космическими) съемками весьма пер-
спективны.
* *
*
Сведения о возможном наличии полезных ископаемых или о пря-
мых поисковых признаках могут быть получены из опроса местных жи-
телей. Кроме того, необходимо обращать внимание на географические
названия гор, рек, населенных пунктов и др., в той или иной степени
указывающих на возможность наличия полезных ископаемых например,
р. Слюдянка, гора Магнитная, ключ Серебряный, Алтын-Топкан (Зо-
лотая гора), Кургос-Кон (свинцовое месторождение), Кан-Сай (руд-
ный овраг), Алун (небесный камень) и др.
3. КАРТЫ ПРОГНОЗА
Карты прогноза месторождений полезных ископаемых составляют
с целью обобщения всего комплекса геологических материалов, опреде-
ляющих пространственное расположение месторождения, поисковых
предпосылок и поисковых признаков и на основании этого обобщения
выявление степени перспективности нахождения месторождений полез-
ных ископаемых в пределах определенных территорий. Такой прогноз
сопровождается приближенной количественной оценкой перспективно-
сти территории и прогнозных запасов главнейших формационных типов
месторождений полезных ископаемых. В связи с большими достижения-
ми в изучении закономерностей пространственного распределения мес-
торождений полезных ископаемых, условий их образования и более об-
стоятельной разработкой методики прогнозирования стало возможным
не только выделять определенные перспективные территории, но и оп-
ределять наиболее вероятные рудные формации.
Количественная оценка перспективности территорий должна осуще-
ствляться с учетом масштабов оруденения и геолого-экономической об-
становки. Появляется также возможность использования математиче-
ских методов при прогнозно-металлогенических исследованиях. Карты
прогноза являются основной для планирования геологопоисковых ра-
бот. Основной прогнозно-металлогенических исследований в настоящее
время служит формационный анализ, позволяющий решать следующие
главные задачи [15].
1. Выявлять и изучать геологические формации: осадочные, вулкано-
генные, интрузивные, метаморфические, гидротермально-метасоматиче-
ские, коры выветривания. При выделении указанных формаций руко-
водствуются сочетанием слагающих их горных пород, а также ритмич-
ностью и последовательностью взаимного расположения.
2. Определять рудоносные геологические формации, которые явля-
ются носителями промышленных месторождений полезных ископаемых;
изучить их строение, площади распространения; установить связи руд-
ных формаций с геологическими формациями и закономерности их про-
странственного распределения.
На основе выявленных закономерностей положения рудных фор-
маций и пространственного положения промышленных скоплений полез-
ных ископаемых выполнять прогнозирование перспективных площадей
для поисков месторождений и количественной их оценки. Прогнозные
карты составляются или для отдельных полезных ископаемых (золота,
101
железа, слюды, углей и др.), или для групп родственных полезных иско-
паемых (полиметаллов, меди и никеля, сурьмы и ртути и др.), или для
всех полезных ископаемых, которые могут быть выявлены на изучае-
мой площади.
В зависимости от размеров подлежащих изучению территорий и
от поставленных задач карты прогноза составляют в различных масш-
табах. Основой поисков служат металлогенические прогнозные карты
масштаба 1:2 500000, на которых отражены главные особенности ме-
таллогении крупных региональных тектонических структур: платформ,
складчатых областей различного типа и возраста, возникших в подвиж-
ных поясах земной коры, зонах сочленения платформ со складчатыми
поясами. Кроме того, на этой карте показаны и охарактеризованы раз-
личные металлогенические провинции, а в пределах их — структурно-
металлогенические зоны. Составленная карта позволяет дать сравни-
тельную перспективную оценку известных рудных районов, а также вы-
делить новые районы, перспективные для нахождения месторождений
полезных ископаемых.
Карты прогноза масштабов 1:1 000 000 и 1:500 000 составляются
для отдельных складчатых поясов или платформ. На них показывается
в историческом развитии взаимосвязь месторождений полезных иско-
паемых с осадконакоплением, магматизмом, структурами и зонами ме-
таморфизма. Эти данные,позволяют выделить площади, перспективные
в отношении выявления определенных типов месторождений полезных
ископаемых для постановки специальных поисков в масштабах
1 : 100 000 и 1 : 50 000.
Карты прогноза масштаба 1:200000 и более детальные составля-
ются для определенных структурно-металлогенических зон, бассейнов
и т. п. с целью выделения перспективных площадей для постановки
специальных поисковых работ в крупных масштабах (1:25000,
1 : 10 000 и крупнее).
Главными элементами прогнозных карт являются:
1) специальная геологическая основа (геолого-структурная или
геолого-формационная карта);
2) карта месторождений, рудопроявлений и поисковых признаков,
сопровождаемая каталогом месторождений;
3) карта изученности;
4) собственно карта прогноза;
5) объяснительная записка к карте прогноза.
Специальная геолого-структурная карта представляет собой гео-
логическую карту, составленную в соответствии с геологическими осо-
бенностями, контролирующими пространственное размещение место-
рождений, и поставленными задачами.
В зависимости от указанных особенностей на геологической основе
должны быть показаны основные этапы развития района, т. е. история
развития геологических процессов, обусловивших образование и раз-
мещение полезных ископаемых. При этом на карте должны быть отра-
жены лишь основные геологические элементы, имеющие прямое и пер-
востепенное значение для выяснения специфики размещения полезных
ископаемых в изучаемом районе. Такими главными геологическими эле-
ментами могут быть:
а) определенные стратиграфические и фациально-литологические
комплексы или горизонты, с которыми связаны полезные ископаемые;
б) складчатые структуры, возникшие в пределах определенных
геотектонических этапов. При этом важно на геологической основе по-
казать ориентировку и основные особенности морфологии этих струк-
тур, отражающие степень интенсивности складкообразовательных про-
цессов;
102
в) разрывные структуры с указанием их особенностей и возраста;
г) площади развития интрузивных и эффузивных пород с разделе-
нием их по степени основности (гранитоидные, основные, ультраоснов-
ные породы), особенностям морфологии, глубине застывания, геохими-
ческим данным и возрасту.
Таким образом, на геолого-структурной карте должны быть отобра-
жены и обобщены именно те геологические элементы, которые имеют
непосредственное и руководящее значение для определения основных за-
кономерностей в формировании и распределении месторождений полез-
ных ископаемых, обусловленных взаимосвязями литогенеза, тектоники
и магматизма.
Второстепенные геологические элементы, не влияющие на образо-
вание и размещение полезных ископаемых, схематизируются или ис-
ключаются.
Для большей наглядности карты разрабатывается специальная ле-
генда для обозначения геологических рудоконтролирующих элементов
в соответствии с выделенными возрастными подразделениями.
В последние годы для целей прогнозирования используется форма-
ционный анализ, в основе которого лежит принцип системного подхода.
Содержание его можно объяснить концепцией уровней организации ве-
щества по структурно-вещественному принципу [15]. Так, элементы-J-
4-структура их связи=минерал; минерал-]-структур а их связи = порода;
порода+структура их связи = формация; формация+структура их свя-
зи=парагенезис формаций, и т. д.
Отсюда следует, что рудная формация, как и геологическая, харак-
теризуется сочетанием определенных горных пород и наличием их за-
кономерной связи: закономерное чередование в разрезе, зональное стро-
ение в плане и т. п. Кроме того, рудная формация характеризуется ста-
тистически устойчивым парагенезисом минералов (в том числе и полез-
ных) и закономерным расположением их в пространстве. Следовательно,
определенным рудным формациям присущи месторождения определен-
ных полезных ископаемых, имеющих устойчивый минеральный состав и
другие геолого-промышленные показатели.
Так, с кератофир-спилит-диабазовой формацией связаны колчедан-
ные и медноколчеданные месторождения, с габбро-перидотитовой фор-
мацией — месторождения платиноидов, хризотил-асбеста, талька, с пе-
ридотит-норитовой формацией — месторождениями медно-никелевых,
платиновых и титаномагнетитовых руд, с трапповой формацией — глав-
ные месторождения исландского шпата, коренные месторождения ал-
мазов связаны только с кимберлитовой формацией, а карбонатитовая
формация характеризуется наличием большой группы полезных иско-
паемых: флогопита, фосфорных и железных руд, тантало-ниобатов, ред-
коземельных элементов, меди, свинца, цинка, флюорита, а также кар-
боната (цементное сырье). Поэтому выделение и изучение геологиче-
ских и особенно рудных формаций для целей прогнозирования место-
рождений имеет очень большое значение.
Карты месторождений, рудопроявлений и выявленных поисковых
признаков могут быть совмещены с геологической основой или состав-
ляются отдельно.
Известные месторождения полезных ископаемых под определен-
ным номером изображаются в пунктах их нахождения условными зна-
ками (кружок, квадрат, прямоугольник и т. п.). Размер знака должен
отражать масштаб месторождения, а его окраска — генетический тип
месторождения. Кроме месторождений на карту наносят также в опре-
деленных условных знаках все известные рудопроявления и рудоносные
точки.
Каталог состоит из паспортов месторождений и рудопроявлений.
В паспорте указывают номер месторождения (под этим номером оно
103
наносится на карту), название, местоположение, краткая геологиче-
ская характеристика, генетический тип, краткие сведения о степени его
изученности и разведанности (количество выявленных запасов полез-
ного ископаемого по категориям), сведения о эксплуатации и данные о
промышленной ценности месторождения.
Паспорта составляются на отдельных листах для каждого место-
рождения и рудопроявления. На карту помимо месторождений и рудо-
проявлений также в условных знаках наносят все известные прямые и
косвенные поисковые признаки: находки рудных валунов, аномалии, вы-
явленные шлиховой съемкой, геохимическими и геофизическими поис-
ками, гидротермально измененные породы, благоприятные геоморфоло-
гические, гидрогеологические данные и т. п.
Таким образом, на эту карту наносят все фактические материалы,
которые в той или иной степени могут способствовать обнаружению
месторождений полезных ископаемых.
Карты изученности составляются обычно в том же масштабе, что
и карты прогноза. На них в определенных условных знаках показыва-
ются площади, на которых выполнены геологосъемочные и поисковые
работы в тех или иных масштабах.
После анализа и сопоставления составленной специализированной
геолого-структуриой основы, карты месторождений и рудопроявлений,
а также других поисковых признаков с учетом степени геологической
изученности выделяют площади, перспективные для выявления место-
рождений полезных ископаемых. Разумеется, что в зависимости от сте-
пени изученности и четкости проявления поисковых предпосылок и
признаков перспективность выделяемых площадей может быть уста-
новлена с различной достоверностью. Поэтому на карте прогноза в оп-
ределенных условных обозначениях (различная штриховка или окрас-
ка) показываются территории, перспективность которых хорошо дока-
зана. Такие площади обычно рекомендуются для постановки поисковых
работ в первую очередь.
Для поисковых работ второй очереди выделяют площади, для ко-
торых доказана меньшая перспективность. Затем на карте определяют
места, где доказано отсутствие поисковых предпосылок и признаков и,
следовательно, постановка поисковых работ нецелесообразна.
Наконец, в пределах территории прогнозирования встречаются уча-
стки, где отсутствие поисковых предпосылок и поисковых признаков
может быть объяснено малой их геологической изученностью. Для та-
ких площадей обычно рекомендуется постановка дополнительных гео-
логических исследований.
Объяснительная записка к карте прогноза включает следующие
главные разделы.
1. Задачи работы.
2. Краткая географическая характеристика территории, подлежа-
щей прогнозированию.
3. Степень геологической изученности.
4. Методика работы.
5. Генетические и геолого-промышленные типы месторождений.
6. Описание закономерностей, контролирующих пространственное
размещение месторождений.
7. Прогнозная оценка изучаемых площадей.
Последний раздел наряду с выделением перспективных площадей
для постановки поисковых работ иногда сопровождается подсчетом
прогнозных запасов полезных ископаемых. Прогнозные запасы подсчи-
тываются по аналогии с уже изученными рудоносными районами, при
этом определяют количество запасов полезного ископаемого, приходя-
щегося на единицу ранее изученной площади. Далее устанавливают
степень перспективности прогнозируемой территории по сравнению
104 . . .
с ранее изученной площадью. В том случае, когда степень перспектив-
ности прогнозируемой территории аналогична ранее изученной, количе-
ство запасов, приходящееся на единицу площади, принимается равным
установленному. Если прогнозируемая территория отличается по перс-
пективности от изученной площади, вводят соответствующие поправоч-
ные коэффициенты. В последние годы имеются некоторые успехи в раз-
работке методов количественного прогнозирования с помощью ЭВМ
[15]. При оценке перспектив отдельных территорий на основании ана-
лиза геологических карт масштаба 1 :200 000 и 1 :50 000 использовались
ЭВМ для количественной характеристики отдельных факторов, контро-
лирующих оруденение, оконтуривания перспективных территорий и
оценки их по совокупности различных факторов, определения потенци-
альных запасов, установления дисперсии их распределения. Математи-
ческие методы используются также при определении вероятного коли-
чества месторождений и их суммарных запасов, которые могут быть
выявлены на прогнозируемой территории к определенному сроку
(1980 г., 1990 г. и т. д.). Такие исследования были выполнены при
оценке перспектив отдельных территорий по Си и Ni Кольского полу-
острова, Sn, Au, Hg— Северо-Востока СССР, Pb, Zn и др. — Забай-
калья.
4. МЕТОДЫ ПОИСКОВ
Все известные методы поисков целесообразно разделить на следую-
щие основные группы:
1) метод геологической съемки;
2) геофизические методы;
3) поиски на основе изучения ореолов и потоков механического
рассеяния;
4) поиски на основе изучения геохимических ореолов и потоков
рассеяния.
Метод геологической съемки
Геологические карты служат основой для проведения поисков раз-
личными методами, кроме того, геологическая съемка имеет самостоя-
тельное значение как один из методов поиска. Только путем анализа
геологических карт района выявляются геологические закономерности,
контролирующие размещение полезных ископаемых (поисковые пред-
посылки), рассмотренные выше. Выявление поисковых предпосылок
с учетом поисковых признаков позволяет определить степень перспек-
тивности исследуемой территории, выделить участки для проведения
поисков. Геологическая карта является также основой для постановки
других методов поисков, так как знание геологического строения изу-
чаемой территории наряду с другими факторами позволяет правильно
выбрать методы поисков, определить масштаб поисков, направление
поисковых линий, густоту точек наблюдений и главное —правильно ин-
терпретировать фактические материалы, полученные в результате ра-
бот. Наконец, сведения о геологическом строении исследуемой площади
в комплексе с другими материалами, собранными при поисках, позво-
ляют произвести обоснованную геологическую оценку перспектив выяв-
ленного объекта и дать прогноз о его возможном промышленном
значении.
Масштабы геологических съемок, проводимых с целью поисков,
зависят от сложности геологического строения и от поставленных задач.
Геологические карты масштаба 1:100000—1:1000000 называются ре-
гиональными. Они имеют общегосударственное значение. По содержа-
нию это карты комплексные. На них должны быть отражены все необ-
ходимые данные, имеющие отношение к геологическим предпосылкам
поисков и поисковым признакам. Поэтому геологические съемки масш-
таба 1 :100 000 и мельче со специальными поисковыми целями ставятся
очень редко, только в районах, где геологические карты соответствую-
щего масштаба отсутствуют. Если имеющиеся карты вызывают сомне-
ние в их качестве, ставятся ревизионные работы. Карты масштабов
1 :50 000 и 1 :25 000 также должны быть комплексными, но они всегда
имеют определенную направленность в зависимости от ведущего полез-
ного ископаемого района (угольная, нефтяная, железорудная и т. п.),
для которого они являются основными поисковыми геологическими
картами.
Более крупномасштабные геологические съемки—1 : 10 000,
1:5000, 1:2 000, 1:1000 — проводятся в специально поисковых и раз-
ведочных целях.
Геологическое картирование является предметом специального кур-
са, поэтому методика и техника его выполнения здесь не рассматри-
ваются.
За последние годы советскими и зарубежными учеными при геоло-
гическом изучении успешно используются дистанционные методы [1].
К ним относятся аэрометоды и космические исследования. Начиная
с 30-х годов настоящего столетия весьма эффективно применяются аэ-
рогеологические методы (дешифрирование черно-белых и цветных аэро-
фотоснимков, визуальные наблюдения и др.). Этими методами в комп-
лексе с дистанционными геофизическими исследованиями (аэромаг-
нитная, аэрогравиметрическая, аэрорадиометрическая съемки) удается
быстро выявлять литолого-фациальные, структурные, геоморфологиче-
ские и другие поисковые предпосылки. Кроме того, при аэровизу-
альных наблюдениях и дешифрировании крупномасштабных снимков
(1 : 10 000—1 :5000) удается обнаружить проявления полезных ископае-
мых. Так, по фототону и морфологии выходов, часто связанных с тек-
тоническими нарушениями, выявляются рудные кварцевые жилы, пег-
матиты, порфиры, особенно на фоне более темных вмещающих пород.
Хорошо фиксируются поверхностные выходы железных руд среди свет-
лых известняков; обнаруживаются с воздуха и дешифрируются суль-
фидные месторождения по желтым и бурым пятнам продуктов их окис-
ления на поверхности вмещающих пород. В процессе изучения аэрофо-
тоснимков на Сибирской платформе были обнаружены алмазоносные
кимберлитовые трубки. Последние дешифрируются по характерному
лучевому рисунку, образуемому сетью мелких ложбин стока, расходя-
щихся от приподнятого в рельефе кимберлитового тела.
Во многих случаях при дешифрировании аэрофотоснимков удает-
ся обнаружить многочисленные косвенные поисковые признаки: скарни-
рованные породы, зоны окварцевания, грейзенизации, серицитизации,
хлоритизации, оталькования и т. п.
Имеются сведения о возможности выявления полезных ископаемых
при дешифрировании цветных аэрофотоснимков по характеру расти-
тельности. Так, в области развития соленосных пород, над рудами
мышьяка, хрома, никеля, меди устанавливаются особые виды растений,
отсутствие или угь тенное развитие растительного покрова.
Использование аэрометодов в комплексе с геологическими и гео-
физическими исследованиями, несомненно, повышает эффективность
геологопоисковых работ.
Однако возможности аэрометодов ограничены, так как на одном
снимке самого мелкого масштаба может поместиться площадь до
106
300 км2, а геологические тела или структурные единицы могут иметь
размеры не более 15 км. Более крупные разломы и другие структурные
образования, протягивающиеся на сотни и тысячи километров, на от-
дельных снимках не могут быть засняты.
Изучение таких крупных геологических образований стало возмож-
ным при космических исследованиях. Съемки с самолетов и космиче-
ских аппаратов основаны на использовании электромагнитных волн.
При этом используется видимое излучение (длина волны от 0,4 мкм до
0,75 мкм), инфракрасное излучение (0,8—60 мкм), микроволновое из-
лучение (1—10 мм) и ультракоротковолновое радиоизлучение (1—
100 см). Микроволновое излучение и радиоизлучение проникает через
атмосферу свободно, а для сантиметрового диапазона не препятствует
даже сплошная облачность, тогда как более коротковолновое излучение
в той или иной степени поглощается слоем воздуха. Снимки земной по-
верхности с пилотируемых космических кораблей при высоте полета
250—300 км охватывают территорию в 200—300 тыс. км2, а телевизион-
ный или фотосканерный снимок, выполненный с высоты 1000 км искус-
ственным спутником Земли, охватывает территорию до 3 млн. км2.
Разрешающая способность таких снимков уменьшается — мелкие де-
тали на них не видны, но зато отчетливо выделяются крупные струк-
туры. Поэтому на космических снимках удалось увидеть много нового
и очень важного. На них проявляется глубинное строение земли, рас-
шифровываются структуры фундамента, под рыхлыми отложениями
обнаруживаются своды и куполовидные поднятия (рис. 20), древние
вулкано-тектонические постройки, концентрические структурные фор-
мы и т. д.
Таким образом, дистанционные, особенно с помощью космических
аппаратов, исследования геологического строения Земли дают очень
много ценных сведений для познания ее строения и для поисков место-
рождении полезных ископаемых.
Остановимся кратко на
требованиях, которые предъяв-
ляются к геологическим картам
с точки зрения поисков.
Кондиционность геологи-
ческой карты заключается в
соответствии ее содержания
масштабу. Чем крупнее мас-
штаб карты, тем подробнее
должна быть ее легенда, более
дробным расчленение комплек-
Рис. 20. Фотография плато Адрар (Маври-
тания), полученная со спутника «Джеми-
най-4» (масштаб 1 : I 000 000).
Кольцевые контуры в верхней части
снимка соответствуют известной куполь-
ной структуре Ришат (_/). Подобная струк-
тура, но меньшего диаметра (2) установ-
лена при дешифрировании космической
фотографии. Ранее на геологических кар-
тах она не была отражена
сов пород, выделение структурных элементов и т. п. Кроме того, осе
контуры, границы, элементы залегания пород должны быть установ-
лены более точно и обоснованно. Для поисков важно, чтобы все геоло-
гические элементы, имеющие значение поисковых предпосылок и при-
знаков, были отражены на геологической карте — опорные стратигра-
107
фические горизонты и фациальные разности пород, благоприятные
разновидности магматических пород, их контакты, элементы структур,
контролирующие локализацию рудных проявлений, выходы полезного
ископаемого и измененных пород, первичные и вторичные ореолы рас-
сеяния и т. п. Очевидно, чем крупнее масштаб геологической карты и
сложнее геологическое строение района, тем большее количество тре-
буется наблюдений на единицу исследуемой площади для того, чтобы
карта удовлетворяла требованиям кондиций.
По существующим нормам в зависимости от сложности геологиче-
ского строения изучаемой площади требуется определенное число точек
наблюдений на 1 км региональных съемок (табл. 27).
Таблица 27
Число точек наблюдений в зависимости от геологического строения территории
Масштаб съемок Геологическое строение и число точек наблюдения на 1 км
простое среднее сложное
1 :200 000 0,4 0,6 1
1 :100 000 1 1,4 2,1
В общем случае при геологическом строении средней сложности
на 1 см2 карты данного масштаба должна приходиться одна точка на-
блюдений. При проведении геологических съемок в масштабах
1:100 000—1:200 000 обязательным условием является проходка необ-
ходимого числа горных выработок (расчистки, закопушки, канавы,
шурфы) и буровых скважин, объем которых зависит от степени обна-
женности коренных пород.
При этом точки наблюдений на исследуемой площади должны быть
распределены равномерно; сгущение наблюдений необходимо для про-
слеживания и оконтуривания наиболее важных элементов: маркирую-
щих пород, границ пород, зон тектонических нарушений и т. п.
Участки, где обнаружены полезные ископаемые, обязательно долж-
ны быть изучены более детально. Следует установить геологическое по-
ложение оруденения, типы минерализации, примерные контуры оруде-
нения на поверхности, а также собрать необходимые данные об эконо-
мике перспективной территории. С этой целью необходимо составить
глазомерные топографические планы в более крупном масштабе, взять
наиболее представительные, хотя бы одиночные пробы полезного иско-
паемого и по возможности детально задокументировать естественные и
искусственные обнажения. Эти материалы являются основой для проек-
тирования последующих детальных поисков.
По результатам выполнения указанных исследований проводится
тщательный анализ выявленных поисковых геологических закономер-
ностей, поисковых признаков, рудопроявлений и месторождений. На
основании этого осуществляется прогнозирование и выделяются площа-
ди, перспективные для постановки детальных поисков.
Детальные поиски методом геологической съемки проводятся на
перспективных площадях, выделенных в результате общих поисков.
Главнейшими задачами крупномасштабных съемок являются сле-
дующие:
1. Выявление месторождений полезных ископаемых и отдельных
рудных тел, а также установление закономерностей в их пространствен-
ном размещении в зависимости от геологического строения изучаемой
территории.
108
2. Изучение геологического строения и истории формирования ис-
следуемой территории.
3. Установление приблизительных границ рудных полей, месторож-
дений и отдельных рудных тел.
4. Установление важнейших геологических показателей для направ-
ления поисково-оценочных выработок и буровых скважин.
5. Сбор необходимых геологических материалов для перспективной
оценки выявленных месторождений полезных ископаемых.
Для решения перечисленных задач должны быть использованы
ранее известные, а также выявляемые в процессе геологической съемки
поисковые предпосылки и признаки. Во многих случаях целесообразно
и даже необходимо одновременно с геологической съемкой применять
геофизические методы исследований, а также другие методы поисков
(по механическим и геохимическим ореолам рассеяния), которые не
только помогают выявлять полезные ископаемые, но способствуют
расшифровке геологического строения исследуемой площади. На неко-
торых объектах основная геолого-структурная съемка должна допол-
няться специализированными съемками: геоморфологической, минера-
логической, петрографической, литологической и др.
Таблица 28
Оптимальные масштабы съемок в зависимости от объекта поисков
Объекты поисков
Масштабы поисков
Осадочные месторождения: угля, горючих слан-
цев фосфоритов, железа, марганца и др.
Уидогсиные месторождения и некоторые экзо-
генные месторождения сложного строения:
рудные поля
месторождения
рудные тела
1 s 50 000—1 : 10 000
1 ; 25 000—1 -.10 000
1: 5 000—1: 2000
1 : 2 000—1 S 500
Площади, подлежащие геологической съемке, выбирают по возмож-
ности с таким расчетом, чтобы искомые и изучаемые объекты распо-
лагались в центре составляемой карты. При этом должны быть исполь-
зованы результаты ранее проведенных мелкомасштабных геологиче-
ских съемок и других мелкомасштабных методов поисков, рекоменда-
ции, содержащиеся в отчетах или в опубликованной литературе, а
также металлогенические и прогнозные карты.
Границы площадей съемок должны выходить за контуры рудонос-
ных или угленосных пород, рудных полей, месторождений, рудопроявле-
ний, ореолов рассеяния, благоприятных тектонических структур, геофи-
зических аномалий и т. п.
Однако в начале работ не всегда можно точно определить контуры ч
исследуемых площадей. Поэтому иногда приходится начинать с «цент-
рального» или «главного» объекта поисков и постепенно расширять
площадь съемки во всех направлениях илн только в некоторых, в зави-
симости от выявляемых закономерностей, контролирующих размеще-
ния полезных ископаемых. В табл. 28 приведены оптимальные масш-
табы съемок в зависимости от объекта поисков.
Более мелкомасштабные геологические съемки из числа вышепере-
численных являются основой для выделения площадей для съемок бо-
лее крупного масштаба. Крупномасштабные геологические съемки вы-
109
полняют, как правило, на инструментальной топографической основе.
Последняя может создаваться до геологической съемки или одновре-
менно с ней.
Большое значение для геологической съемки (в том числе и для
крупномасштабной) имеет использование аэрофотоснимков, при дешиф-
рировании которых удается установить простирание пород, тектониче-
ские нарушения, системы трещин, дайки изверженных пород, рудные
тела, измененные породы и т. д.
При нормальной последовательности крупномасштабной геологи-
ческой съемке предшествует изучение фондовых и печатных материа-
лов, относящихся к району исследования. Эти материалы должны быть
обобщены и приведены в проекте работ. В последнем, кроме того, изла-
гается методика поисковых работ. Выполнение непосредственно съемки
начинается с рекогносцировочных маршрутов, которые позволяют уста-
новить характер рельефа, степень обнаженности коренных пород и
общую геологическую ситуацию территории. При этом должны быть
разработаны формы геологической документации, условные обозначе-
ния и подобраны эталонные коллекции горных пород, минералов и т. п.
Затем инструментально производится разбивка поисковой сети. При
этом поисковые линии должны быть ориентированы вкрест простира-
ния предполагаемых рудных полей, рудоносных зон (масштабы
1:10000 и более крупные). Расстояния между поисковыми линиями
определяются протяженностью поисковых объектов; обычно требуется,
чтобы искомый объект (рудное поле, рудоносная зона, месторождение,
рудное тело) был пересечен по меньшей мере одной-двумя поисковыми
линиями.
Основными положениями организации и производства геологосъе-
мочных работ масштаба 1:50 000 (1:25 000) предусматривается, что
размещение маршрутов и пунктов геологических, геохимических и дру-
гих наблюдений, а также места заложения и глубина горных выработок
и буровых скважин определяются степенью обнаженности района ра-
бот, сведениями о полезном ископаемом, особенностями геологического
строения, результатами геологической интерпретации геофизических и
геохимических материалов и дешифрирования аэрофотоснимков. Разме-
щение маршрутов и пунктов наблюдений, буровых скважин и горных
выработок должно обеспечивать изучение геологического строения дан-
ной площади с детальностью, соответствующей заданному масштабу, и
получение более полных сведений о полезном ископаемом.
На участках с одинаковым геологическим строением точки наблю-
дений следует располагать более или менее равномерно. На площадях,
где развито оруденение, или более сложное геологическое строение,
сеть наблюдений должна быть более плотная, чем на участках простого
геологического строения. После проведения рекогносцировки и разбив-
ки поисковых линий изучают по возможности все имеющиеся естествен-
ные обнажения, что позволяет (при наличии некоторого числа обнаже-
ний) составить схему геологического строения. Далее в соответствии
с масштабом съемки создается сеть искусственных обнажений корен-
ных пород. При мощности рыхлых отложений до 3 м проходят расчист-
ки, закопушки, канавы, неглубокие шурфы, при большей мощности
наносов проходят буровые скважины или шурфы.
Искусственные рбнажения располагают в соответствии с инстру-
ментально разбитой поисковой сетью. Кроме того, горные выработки
или буровые скважины используются для прослеживания маркирую-
щих горизонтов, рудоносных зон, зон измененных пород, рудных тел и
проведения опробования.
В процессе картирования должны быть установлены и показаны
на карте пласты, тектонические нарушения, изверженные породы ши-
110
риной 1—2 мм и более, что соответствует на местности 1—2, 5—10,
10—20 м в масштабах соответственно 1 : 1 000, 1 :5000, 1 : 10 000. Наи-
более важные геологические элементы, такие, как выходы полезных ис-
копаемых, минерализованные зоны, измененные породы, тектонические
нарушения, дайки изверженных пород, маркирующие горизонты, на-
ходки рудных валунов и другие поисковые признаки, должны быть обя-
зательно нанесены на карты, даже если их величины в масштабе карты
менее 1 мм.
Крупномасштабные карты должны быть геолого-структурными,
поэтому на них следует показывать элементы залегания пород, направ-
ление контактов изверженных пород, степень, характер и направление
трещиноватости и т. п. с полнотой, достаточной для обоснованного со-
ставления геологических разрезов в различных направлениях и правиль-
ного понимания строения изучаемой площади на некоторую глубину.
Важно систематически изучать рыхлые отложения, перекрывающие ко-
ренные породы. Необходимо фиксировать мощность наносов, их мине-
ральный и гранулометрический состав и т. п.
Гидрогеологические наблюдения при выполнении крупномасштаб-
ных геологических съемок заключаются в фиксировании источников,
колодцев и проявлений грунтовых вод в поисковых выработках. В ха-
рактерных водопунктах определяется дебит и отбираются пробы для
определения химического состава вод. По этим данным с учетом лито-
логического состава и трещиноватости пород выясняется их водонос-
ность на исследуемой площади, условия питания и разгрузки, каче-
ство и основные типы грунтовых вод. В районах сложного гидрогеоло-
гического строения проводятся специальные гидрогеологические
съемки.
Геофизические методы
Геофизические методы с успехом и в большом объеме применяются
при решении общегеологических вопросов на стадии геологической ре-
гиональной съемки, при поисках, а также при разведке месторождений
полезных ископаемых. Подробно эти методы излагаются в курсе раз-
ведочной геофизики, поэтому здесь они не рассматриваются. Укажем
лишь, что геофизические методы в комплексе с геологической съемкой
позволяют выявлять важнейшие поисковые признаки: контуры пород
различного состава по площади и на глубину, важнейшие тектониче-
ские структуры, а в некоторых случаях и возраст изверженных пород
(палеомагнитный метод) .С этой целью большая часть территории страны
покрыта аэромагнитной съемкой различного масштаба, позволившей
в значительной степени уточнить геологическое строение отдельных,
особенно малодоступных районов, выявить региональные тектонические
структуры и большое количество аэромагнитных аномалий, обусловлен-
ных во многих случаях наличием магнитных железных и других руд.
На огромных площадях проводится сейсмическое исследование с целью ч
выявления нефтеносных и соленосных структур и решения общегеоло-
гических вопросов.
Большую роль геофизические методы играют при детальных поис-
ках месторождений. В комплексе с другими методами (геологической
съемки, геохимическими и др.) открыто много рудных и нерудных мес-
торождений. Особенно большое значение имеют геофизические методы
в комплексе с геохимическими методами при поисках месторождений,
не выходящих на дневную поверхность («слепых», перекрытых мощ-
ными более молодыми породами и т. п.).
111
Поиски на основе изучения ореолов и потоков
механического рассеяния
В зависимости от характера изучаемых ореолов рассеяния выделя-
ются следующие методы поисков: а) валунно-ледниковый; б) обломоч-
ный; в) шлиховой.
Валунно-ледниковый метод
Валунно-ледниковый метод применяется для поисков месторожде-
ний на площадях развития ледниковых отложений. Последние, как из-
вестно, покрывают довольно мощным плащом (до 15—20 и более м)
значительные территории северных частей Советского Союза. В таких
условиях коренные породы доступны для изучения только при создании
дорогостоящих искусственных обнажений. Поэтому для ограничения
площади поисков месторождений полезных ископаемых используется
состав ледниковых отложений и закономерности их переноса. Ледник
разрушает («вспахивает») горные породы, в том числе полезные иско-
паемые, и передвигает отторгнутый материал в направлении своего
движения. При этом продукты разрушения перемешиваются, измель-
чаются, и частично окатываются. Существенной сортировки обломков
по плотности или крупности частиц почти не происходит. В составе от-
ложений присутствуют как мелкий, так и крупный материал.
Площадь рассеяния и дальность переноса рудных валунов зависят
не столько от размеров коренного месторождения, сколько от харак-
тера и условий движения ледника, доледниковых и современных форм
рельефа, механической прочности руды и вмещающих пород и т. п.
Основанием для постановки поисков чаще всего служит обнаружение
единичных рудных обломков при геологической съемке или случайно,
при выполнении каких-либо других работ (прокладка дорог, каналов,
рытья котлованов и т. п.).
Поиски проводятся в несколько этапов. Вначале изучают леднико-
вые отложения в месте нахождения первого рудного валуна: геоморфо-
логическую обстановку, состав валунного материала. Затем по следам
движения ледника на породах, находящихся в коренном залегании
(ледниковые шрамы, бараньи лбы и т. п.), а также по ледниковым фор-
мам рельефа (озам, друмлинам) устанавливают направление движения
ледника, принесшего рудный валун и соответственно направление сноса
обломочного материала. Далее прокладывают поисковые линии в на-
правлении, поперечном по отношению к направлению движения ледни-
ка. По этим линиям изучают валунный материал с поверхности и про-
ходят шурфы в основных моренных отложениях с таким расчетом, что-
бы вскрыть невыветрелые части этих отложений приблизительно на
1 м и взять из них валовые пробы для установления наличия или от-
сутствия рудного материала или сопутствующих оруденению горных
пород. Иногда целесообразно устанавить местоположение не только
рудных обломков, но валунов-спутников. Последними могут быть об-
ломки горных пород, с которыми предположительно связана руда, на-
пример основных пород, вмещающих сульфидно-никелевые оруденения.
Все места обнаружения обломков или валунов-спутников наносят на
топографическую карту и определяют контуры ореола рассеяния. Эти
материалы сопоставляют с геологической картой и определяют возмож-
ное место источника образования рудного веера.
Следующая задача заключается в установлении коренного местопо-
ложения рудного тела и его перспективной оценке. Она решается на
относительно ограниченной площади, выявленной валунными поисками.
При большой мощности рыхлых отложений целесообразна постановка
112
геофизических работ с проверкой выявленных аномалий буровыми
скважинами или горными работами. При малой мощности рыхлых от-
ложений для установления местоположения рудного тела и для его
оценки проходят канавы или неглубокие шурфы, задаваемые по опре-
деленной сети.
К настоящему времени накоплен большой опыт проведения поисков
рассматриваемым методом — открыто значительное число месторожде-
ний рудных и нерудных ископаемых в Швеции, Финляндии, Канаде и
Советском Союзе (в Карелии, на Кольском полуострове, Се-
верном Урале и в других местах, подвергавшихся материковому оледе-
нению).
Обломочный метод
Обломочный метод, иногда называемый обломочно-речным, осно-
ван на изучении аллювиальных, делювиальных и элювиальных ореолов
механического рассеяния. Сущность его заключается в обнаружении
в указанных отложениях обломков руды или сопутствующих индика-
торов минералов и систематическом прослеживании их вплоть до место-
рождения, находящегося в коренном залегании. Практически поиски
этим методом начинаются с исследования аллювиальных отложений.
При этом поисковик двигается вверх по реке и тщательно осматривает
русловые, долинные и доступные террасовые отложения. В случае обна-
ружения в гальке руды или индикаторных минералов место их находки
фиксируется на карте и в дневнике. При этом указываются размер,
степень окатанности обломка, минеральный состав и частота нахожде-
ния обломков (на погонную единицу маршрута или единицу обследо-
ванной площади). Исследуется вся речная система, т. е. все притоки
(речки, балки, овраги), впадающие в основную речную сеть, пока не
появятся признаки, свидетельствующие о близости коренного место-
рождения.
Такими признаками могут быть увеличение размера и отсутствие
окатанности обломков, исчезновение или резкое уменьшение рудных
обломков выше по течению реки. При наличии указанных признаков
возникает задача обнаружения коренного месторождения. Если склоны
долины и водораздел покрыты делювиальными и элювиальными отло-
жениями, их тщательно изучают. Маршруты располагают вкрест вытя-
нутости ожидаемых ореолов механического рассеяния, т. е. по горизон-
талям рельефа. Для изучения состава рыхлых отложений и выходов
коренных пород при маршрутных исследованиях создаются искусствен-
ные обнажения расчистками, закопушками, канавами, шурфами. На
карту или глазомерный план масштаба 1 : 5 000—1 :2 000 наносят места
обнаружения рудных обломков. Установив таким образом контуры
ореола рассеяния, можно наметить место для вскрытия коренного мес-
торождения.
Если склоны долины пологие и постепенно переходят в обширные
равнины или слабообнаженное водораздельное пространство, обнару-
жить коренное месторождение по обломкам затруднительно. Тогда по-
иски по склонам и водоразделам осуществляют шлиховым или геохими-
ческим методом.
Обломочный метод поисков наиболее старый и простой; он широко*
применяется в комплексе с геологической съемкой и другими методами
поисков. При благоприятных геоморфологических условиях он эффек-
тивен для поисков полезных ископаемых, устойчивых против вы-
ветривания, а также для таких, как ископаемые угли, исландский шпат
и др.
8 Зак. 321 ИЗ
Шлиховой метод
Применение шлихового метода поисков основано на изучении меха-
нических шлиховых ореолов рассеяния. Сущность его заключается
в систематическом шлиховом опробовании рыхлых материалов, изуче-
нии состава шлихов, прослеживании и оконтуривании шлиховых орео-
лов рассеяния и выявлении по ним коренных и россыпных месторож-
дений полезных ископаемых. Этот метод, называемый иногда шлиховой
съемкой состоит из следующих операций:
— выбора места взятия шлиховых проб;
— отбора проб;
— обогащения проб (получения шлиха);
— анализа шлихов;
— документации опробования;
— обобщения результатов шлихового опробования (составление
шлиховых карт и заключения).
Место взятия проб имеет большое значение и определяется геомор-
фологическим, геологическим факторами, а также масштабом поисков.
При перспективных поисках шлиховые пробы отбирают преимуществен-
но из русловых и долинных отложений, где были наиболее благоприят-
ные условия для накопления тяжелых шлиховых минералов. Это обычно
нижние части крутых намывных берегов, участки замедления или за-
вихрения течения (места расширения русла реки, за выступами крутых
берегов, ниже крутых поворотов, резкой смены крутого продольного
профиля долины более пологим, ниже порогов и перекатов и т. п.).
Шлиховые минералы сосредоточиваются также в верхних по тече-
нию и выпуклых частях кос (рис. 21). Поскольку обогащение кос мине-
ралами тяжелой фракции происходит после каждого паводка, шлиховые
пробы здесь берутся из закопушек, углубленных до уровня воды. Наобо-
рот, при исследовании долинных и частично русловых отложений необ-
ходимо всегда стремиться отбирать пробы из наиболее глубоких частей
Рис. 21. Схема расположения шли-
ховых минералов в речных отло-
жениях
рыхлых отложений, расположенных ближе к -плотику. Весьма благо-
приятными местами для отбора шлиховых проб являются отрезки русла
реки, где чередуются выходы коренных пород с маломощными участка-
ми аллювия, обогащенными шлиховыми минералами. При этом суще-
ственное значение имеет поверхность коренных пород (плотика), на
которых залегают аллювиальные отложения. Сланцеватые породы,
простирающиеся под углом к направлению течения, образуют ребри-
стую поверхность, в известняках возникают коверны и т. п. Такие уча-
стки благоприятны для накопления шлиховых минералов, что следует
учитывать при выборе мест опробования.
114
Важное значение имеет также гранулометрический состав рыхлых
отложений. Шлиховые минералы содержатся преимущественно в га-
лечнике, неравномерно зернистом гравии, несортированных крупнозер-
нистых песках с галькой. Глины, илы и отсортированные пески обычно
обеднены шлиховыми минералами и поэтому шлиховое опробование их
нецелесообразно.
Важнейшее'значение при выборе мест шлихового опробования име-
ет состояние речной сети. При изучении юной или омоложенной гидро-
сети, когда реки смывают коренные породы или перемывают древний
аллювий, вполне надежные результаты дает опробование кос, русловых
отложений, конусов выноса, подмываемых бортов пойменной и более
высоких террас и т. п. Пробы рыхлых отложений орбираются более или
менее равномерно, в соответствии с масштабом поисков, не только из
основной реки, но и обязательно из притоков: следует иметь в виду, что
даже в небольших речках наблюдается резкое разубоживание содержа-
ния шлиховых минералов, по сравнению с их притоками, в долинах ко-
торых располагается месторождение. По притокам пробы следует от-
бирать равномерно по всей долине, а не только в их приустьевых
частях.
При изучении рыхлых отложений широких террас для выявления
отдельных обогащенных струй целесообразно опробовать излучину рус-
ла, проходящую поперек долины и вскрывающую подмываемый рекой
борт пойменных и более высоких террас. Пробы в этом случае следует
располагать так, чтобы более детально опробовать рыхлые отложения
поперек долины. При этом, если русло реки вскрывает разрез террас,
его опробуют по секциям.
При исследовании рыхлых отложений зрелой гидросети, когда реки
медленно текут по широким долинам и переносят лишь илистые и мел-
кие песчаники? не содержащие шлиховых минералов, опробование кос
и русловых отложений не дает надежных результатов. В этих условиях
пробы необходимо отбирать из более глубоких частей долинных отло-
жений. Пробы отбираются из закопушек или шурфов, глубина которых
определяется уровнем грунтовых вод. При этом некоторое количество
проб необходимо отбирать непосредственно с плотика.
При изучении широких долин пробы располагают обычно по лини-
ям поперек долин. Расстояния между линиями должны превышать рас-
стояния между пробами в 20—50 раз. При создании сети опробования
также следует учитывать геоморфологические факторы, определяющие
наибольшую концентрацию шлиховых минералов: места расширения
долины, резкого выполаживания продольного профиля, выше и ниже
впадения достаточно крупных протоков и т. п.
При шлиховом опробовании речных отложений необходимо учиты-
вать метеорологическую обстановку. Наиболее благоприятными усло-
виями для отбора шлиховых проб характеризуется период быстрого
спада воды — после половодья, когда происходит очередное обогащение
шлиховыми минералами верхних частей русловых отложений и кос.
Наоборот, при высоком уровне воды создается неблагоприятная обста-
новка для шлихового опробования, так как большая часть кос и русло-
вых отложений почти недоступна для опробования. В это время более
целесообразно вести опробование верхних частей притоков и водораз-
делов.
В равнинных районах, где речная сеть развита слабо, пробы отби-
раются из приповерхностных рыхлых отложений: из выбросов нор зем-
леройных животных, щебня и т. п.
В районах развития мощных рыхлых отложений (десятки метров)
шлиховые пробы отбираются из буровых скважин, проходимых до ко-
ренных пород. При выборе мест отбора проб необходимо также учи-
тывать геологические факторы. К числу их относятся описанные выше
8* 115
поисковые предпосылки, прямые и косвенные поисковые признаки.
При этом особое внимание следует обращать на околорудные измене-
ния пород: грейзены, скарны, окварцевание, серицитизацию и др. При
наличии таких признаков пробы следует отбирать не только из аллю-
вия, но и из элювиально-делювиальных отложений.
Кроме этого, для установления «фона» шлиховых минералов, по-
ступающих в рыхлые отложения в результате разрушения горных по-
род, а не рудных тел, необходимо систематически изучать фракции тя-
желых минералов коренных пород. С этой целью отбираются пробы из
коренных пород, которые подвергают измельчению (протолочке), а за-
тем обогащению.
Густота сети опробования зависит от геологической обстановки, де-
тальности поисков, степени развития гидросети и колеблется в преде-
лах, указанных в табл. 29.
Таблица 29
Густота сети опробования
при шлиховом методе поисков
Масштаб исследований Число шлиховых проб на 100 км2
1 :200 000 6—24
1 : 100000 25—100
1 : 50000 100—500
Таблица 30
Густота сети опробования
при детальных шлиховых
поисках
Масштаб исследований Число шлиховых проб на 1 км2
1 10 000 120—250
1 г 5 000 250—500
1» 2 000 500 и более
Детальные шлиховые поиски проводятся на сравнительно неболь-
ших, но наиболее перспективных площадях, которые выделяют по ре-
зультатам регионального шлихового опробования и по другим благо-
приятным поисковым признакам. Опробованию подвергаются аллюви-
альные отложения основных рек и главнъш образом небольших прито-
ков, ручьев, оврагов. Кроме того, опробуют пролювиальные, делювиаль-
ные и элювиальные отложения. Места взятия проб из долинных речных
отложений выбирают по тем же признакам, что и при общих поисках,
но расстояния между ними уменьшают.
Пробы из делювиальных отложений отбираются по поисковым ли-
ниям, которые располагают в поперечном направлении по отношению
к направлению предполагаемого потока рассеяния, т. е. в основном по
горизонталям вдоль склона. При этом расстояния между местами от-
бора проб по линиям принимают меньшие, чем между поисковыми
линиями.
При горизонтальном или очень пологом рельефе исследуемой пло-
щади, где обычно распространены элювиальные отложения, пробы
берут по квадратной сети.
В зависимости от масштаба поисков густота сети поискового опро-
бования колеблется в пределах, указанных в табл. 30.
Пробы рыхлых отложений отбирают непосредственно из русла или
выработки (закопушки, шурфы, канавы) при помощи лопаты; для срав-
нимости результатов объем проб должен быть одинаков — около 0,02 м3,
что соответствует массе 30—32 кг. При опробовании террасовых отло-
жений пробы отбирают секционно по мощности от каждой литологиче-
ской разности пород (рис. 22). Борт террасы предварительно должен
быть очищен от насыпавшегося с верхних частей склона материала.
Обогащение проб при наличии воды производится на месте ее отбора.
Для этого пробу помещают в лоток, погружают его в воду и подверга-
ют пробу отмучиванию. Это выполняется путем осторожного растира-
ния (взмучивания) материала пробы. Легкие глинистые частицы при
116
этом всплывают и удаляются из лотка, крупные гальки, не содержащие
полезных минералов, выбрасывают. Оставшийся материал в лотке под-
вергают дальнейшему обогащению путем осторожного покачивания
лотка, встряхивания его содержимого при легком наклоне для удаления
более легких частиц.
Когда в лотке останется небольшое количество материала (200—
300 г), его помещают в сосуд меньшего объема (ковш) и дальнейшую
промывку (доводку) ведут с большой осторожностью. Обогащенная
проба обычно имеет серый или темно-серый цвет, массу в десятки грам-
мов. Промывка пробы на месте до черного шлиха не рекомендуется,
так как при этом можно потерять ценные минералы, имеющие несколь-
ко меньшую плотность по сравнению с темноцветными (магнетит, хро-
мит и др.). Обогащенную шлиховую пробу помещают в жестяной совок
и просушивают на слабом огне. Просушенный шлих пересыпают в бу-
мажную (лучше из пергамента) капсюлу и документируют.
Рве. 22. Схема расположения шли-
ховых проб (П) при изучении тер-
расовых отложений.
С — граница отложений террасы с
коренными породами («спай»)
В безводных районах иногда рекомендуется производить обогаще-
ние проб путем продува при помощи струи воздуха. Объем первона-
чальной пробы при этом составляет два-три стакана, а продувка про-
изводится в плоской чашке типа пиалы. Однако лучше, по-видимому,
транспортировать пробы к водным источникам для их промывки.
Анализ обогащенной пробы осуществляется в шлиховой лаборато-
рии и состоит в качественном и количественном определении состав-
ляющих ее минералов. Однако первичный качественный анализ произ-
водится в поле сразу же после обогащения пробы. Он заключается в
определении при помощи лупы составляющих пробу минералов. Вслед-
ствие малых размеров частиц такое определение весьма сложно и не
всегда возможно, но получаемые при этом некоторые данные сразу же
могут быть использованы для направления поисковых работ. Важней-
шие операции анализа шлихов, выполняемых в лаборатории, показаны
на рис. 23.
Пробу разделяют по крупности зерен. При этом минералы более
крупной фракции (0,5 мм) сравнительно легко поддаются определению,
а минералы, составляющие мелкую фракцию, приходится разделять на
дополнительные фракции, используя их физические свойства: магнит-
ность, плотность, оптические свойства и др.
Магнитную фракцию составляют такие минералы, как магнетит,
титаномагнетит, пирротин, платина. В электромагнитную фракцию вхо-
дят минералы группы пироксена, амфибола, граната, а также турма-
лин, ильменит, гематит, хромит, вольфрамит, монацит. В тяжелую
фракцию выделяются золото, платина, сульфиды, касситерит, шеелит,
монацит, циркон, рутил, сидерит, корунд, апатит, сфен, барит, топаз,
алмаз. Материал каждой выделенной фракции изучается под биноку-
лярной лупой, что позволяет по внешним признакам отделить одни ми-
нералы от других. Некоторые минералы удается определить по интсп-
117
сивности и характеру люминесценции, фосфоресценции и т. и. Для диаг-
ностики минералов нередко приходится использовать иммерсионные,
микрохимические, рентгеновские и другие методы изучения. В резуль-
тате анализа пробы лаборатория должна не только определить каче-
ственный и количественный состав ее, но и подробно охарактеризовать
наличие сростков минералов, форму встреченных кристаллов, степень
окатанности зерен и другие внешние признаки.
Рис. 23. Схема анализа шлиха
Количественная характеристика шлиха может быть выражена в ве-
совых процентах, в сотнях, десятках или единицах зерен на шлих, в
условных показателях (много, мало, единичные знаки) или в условных
баллах. Количественная шкала для основных ценных компонентов
должна выдерживаться для всего района поисков.
Для правильного направления поисков необходимо, чтобы резуль-
таты анализов поступали в партию в период полевых исследований.
Поэтому очень важно, чтобы в крупных партиях и экспедициях были
лаборатории шлихового анализа.
118
Все изложенные операции шлихового опробования детально доку-
ментируются. С этой целью ведется журнал опробования, в который
заносятся следующие данные: дата, номер пробы; место взятия пробы,
при этом приводится краткая геоморфологическая характеристика (наи-
менование и высота террасы, нижняя часть косы и т. д.); характер оп-
робуемых рыхлых отложений; объем пробы; результаты визуального
определения шлиховых минералов, результаты лабораторного шлихо-
вого анализа.
Главным методом обобщения материалов шлиховой съемки явля-
ется составление шлиховых карт. Существует несколько простейших
приемов их составления. На так называемой точечной карте (рис. 24)
точками отмечаются места взятия проб и индексами указываются встре-
ченные минералы. Такие карты мало наглядны.
На кружковых картах (рис. 25) в месте взятия пробы ставится
кружок, размеры которого пропорциональны размерам пробы; кружки
разделяют на сектора, количество и размер которых определяются ко-
личеством и содержанием отдельных минералов, составляющих обо-
гащенную пробу. Каждый сектор, соответствующий определенному ми-
нералу, закрашивается в условный цвет. Такие карты более наглядны,
но неудобны, так как кружки занимают значительную часть площади,
особенно если карта мелкомасштабная.
Более выразительны ленточные карты (рис. 26). Они составляются
следующим образом. В местах отбора проб пропорционально количе-
ству встреченного полезного минерала откладывают линии, перпенди-
кулярные направлению течения реки, затем эти линии соединяют, в ре-
зультате чего образуются ленты, по ширине которых можно судить об
изменении содержания полезного минерала по течению реки или по
направлению опробования. Поскольку шлиховые карты должны слу-
жить основным исходным материалом для направления дальнейших
поисковых, поисково-оценочных, а иногда и разведочных работ, для
большей наглядности на них наносят кроме результатов шлихового
опробования главные геологические поисковые предпосылки и признаки.
Прежде всего важно показать возможные рудоносные интрузии,
119
Рис. 25. Кружковая шлиховая карта.
/ — много минерала; 2 —среднее количество минерала; 3 — мало минерала; 4 — золото;
5 — касситерит; 6 — шеелит; 7 — шлиховые минералы отсутствуют; 8 — место взятия проб
| «77|/ |«ДШДД>
Рис. 26. Ленточная шлиховая карта.
/ — номер и место взятия пробы; 2 —золото; 3 касситерит; 4 — щеелнт
контактные зоны, продуктивные горизонты, главные структуры, контро-
лирующие оруденение и т. п. Далее определенными условными знаками
показывают действующие и заброшенные прииски и рудники, выходы
рудных тел, места находок обломков руды в элювиально-делювиальных
отложениях, рудные гальки в аллювии и т. п. Важно также показать
на шлиховой карте установленные косвенные поисковые признаки: зоны
гидротермально измененных пород, жильные минералы как в коренном
залегании, так и в рыхлых отложениях, и др.
Особое значение имеют геоморфологические данные. Поэтому
к шлиховой карте прикладывают геоморфологическую карту и карту
четвертичных отложений. Если такие карты отсутствуют, то на шлихо-
вую карту наносят места расположения террасовых отложений, уча-
стки, сложенные древним аллювием, ледниковыми отложениями и др.
В случае опробования отдельных площадей (по склонам долин или
по водоразделам), особенно при детальных исследованиях, составля-
ются шлиховые карты в изолиниях содержания полезных минералов.
Такие карты позволяют судить о характере и размерах ореолов рассея-
ния, а также установить места наибольшей концентрации полезных
минералов.
Материалы, собранные при поисках шлиховым методом, позволяют
выявить россыпные и коренные месторождения полезных ископаемых
или наметить перспективные площади для их поисков, а также дают
основание судить о развитии в исследуемом районе тех или иных гео-
логических комплексов, которые могли быть не выявлены при проведе-
нии геологической съемки. Решение этих вопросов возможно только при
всестороннем учете геологической и геоморфологической обстановки.
О наличии россыпных месторождений свидетельствуют следующие
показатели:
а) повышенное содержание ценного минерала в рыхлых отложе-
ниях;
б) благоприятные геоморфологические условия для накопления
ценных минералов;
в) наличие в районе исследования рудоносных пород, являющихся
источником образования россыпных месторождений, а также благо-
приятные поисковые предпосылки для образования коренных место-
рождений.
На возможную близость коренного месторождения могут указы-
вать следующие показатели, выявленные шлиховым опробованием.
1. Повышенное содержание ценного минерала на отдельных уча-
стках исследуемой территории и резкое уменьшение его содержания
в верхних частях ореола рассеяния (вверх по течению реки).
2. Присутствие в шлиховых пробах ассоциаций минералов, харак-
терных для месторождений, развитых в районе исследования, или таких
месторождений, которые можно ожидать встретить по геологическим
данным.
3. Уменьшение степени окатанности зерен шлиховых минералов,
наличие сростков минералов, а также присутствие в пробе минералов,
характерных для коренных месторождений, неустойчивых в поверх-
ностных условиях. Следует учитывать некоторые эмпирические данные
о дальности переноса шлиховых минералов. В благоприятных условиях
разрозненные зерна (знаки) касситерита обнаруживаются в аллювии
на расстоянии первых десятков километров от источника, хотя деревя-
нистое олово, характеризующееся высокой физической устойчивостью,
может переноситься на расстояние, превышающее 100 км. Вольфрамит,
обладающий хорошей спайностью, обнаруживается в аллювии не далее
8 км от коренного месторождения. Золото, особенно тонко распылен-
ное, может переноситься в аллювии на несколько сотен километров.
121
Важнейшим показателем возможности обнаружения коренных
месторождений является комплекс геологических факторов — наличие
рудоносных пород, благоприятные вмещающие породы, геолого-струк-
турные показатели и т. п.
По комплексу минералов, встреченных в шлиховых пробах, можно
судить о формационном типе коренного месторождения. Так, наличие
в рыхлых отложениях вместе с касситеритом тантало-ниобатов, лепидо-
лита, сподумена, турмалина, монацита, иногда вольфрамита и молибде-
нита указывает на пегматитовый тип оруденения; комплекс минералов
в шлихе, состоящий из вольфрамита, касситерита, топаза, турмалина,
флюорита, берилла, шеелита, свидетельствует о кцарц-касситеритовом
формационном типе оруденения; для оловорудного месторождения
сульфидно-касситеритовой формации характерными минералами в шли-
хе являются касситерит, сульфиды (вблизи коренного месторождения),
турмалин, железистый хлорит, магнетит, гранат, лимонит.
В ореолах рассеяния шеелитовых месторождений скарновой фор-
мации обнаруживаются шеелит, гранаты, пироксены, сульфиды (вблизи
коренного месторождения), амфиболы, везувиан.
Для суждения о возможном формационном типе коренного место-
рождения могут быть использованы не только парагенезис минералов,
но и форма кристаллов, физические и химические свойства шлиховых
минералов и др. Так, Г. И. Князев и И. Т. Козлов установили, что иль-
менит из кимберлитовых трубок имеет термоэлектродвижущую силу
от —160 до +170 мкВ/град, тогда как у кристаллов ильменита другого
генезиса этот показатель всегда выше — до +80 мкВ/град.
Шлиховой метод поисков применяется очень давно; им открыто
большое число месторождений золота, платины, алмаза, вольфрама,
ртути, редких земель, хрома и т. п.
Главнейшими достоинствами шлихового метода поисков являются:
— возможность не только установления наличия в рыхлых отло-
жениях ценных минералов, но и определения комплекса парагенетиче-
ских минералов коренного месторождения, установления формы кри-
сталлов и ряда других особенностей минералов, что позволяет судить
о генетическом типе месторождений;
— возможность установления наличия ценных минералов в меха-
нических ореолах рассеяния по минералам-спутникам, например, алма-
зов по наличию в шлихе пиропа, хромдиопсида, пикроильменита;
— возможность суждения о близости коренного месторождения
по степени окатанности обломков, сохранности различных минералов и
особенностям ореола рассеяния;
— получение дополнительных материалов для установления в рай-
оне исследования развития тех или иных горных пород на основе изуче-
ния комплекса минералов рыхлых отложений;
— высокая чувствительность шлихового анализа, позволяющихся
устанавливать наличие минералов в породе при его содержании поряд-
ка стотысячных долей процента.
Шлиховой метод поисков иногда подвергается серьезной критике.
Это объясняется тем, что взятие шлиховых проб и их обогащение обыч-
но ведутся вручную и требуют больших затрат труда. Часто выполнение
анализов проб задерживается, и результаты анализов не всегда исполь-
зуются в процессе проведения поисков, поступая к исполнителю лишь
в камеральный период. Однако эти замечания свидетельствуют о том,
что шлиховой метод поисков требует усовершенствования отбора и
анализа проб, а также улучшения общей организации работ. Полностью
отказываться от шлиховых съемок нет оснований, так как они отвеча-
ют объективным особенностям песчаных (шлиховых) механических
ореолов рассеяния и геохимическими методами не могут быть заменены.
122
Поиски на основе изучения геохимических
ореолов рассеяния
Геохимические методы поисков получили весьма широкое развитие.
В их разработке ведущая роль принадлежит советским ученым
Н. И. Сафронову, А. П. Виноградову, А. П. Соловову, Е. М. Квятков-
скому и многим другим. Эти методы очень эффективно внедряются в
практику поисков, что связано главным образом с совершенствованием
полуколичественных и количественных спектральных, капельно-жидких,
газовых, радиоактивных и других физических и физико-химических ме-
тодов анализов. Они позволяют дешево и быстро определять весьма
низкие концентрации ценных химических элементов по большому числу
проб и выявлять таким образом не только устойчивый фон рассеяния
элементов в районе исследования, но и аномальные участки с повышен-
ными их содержаниями. На выявлении и оконтуривании таких аномалий,
которые часто представляют собой ореолы рассеяния коренных место-
рождений, и основаны геохимические методы поисков.
В зависимости от характера ореолов рассеяния химических элемен-
тов выделяются следующие геохимические методы:
а) литохимический (металлометрический);
б) гидрохимический;
в) атмохимический (газовый);
г) радиометрические;
д) биохимический.
Литохимический метод
Литохимический метод основан на изучении вторичных и первичных
ореолов рассеяния химических элементов в горных породах. Задача
заключается в том, чтобы на фоне близкого к среднему для данного
района нормального содержания выявить участки (аномальные) с по-
вышенным содержанием определенных химических элементов. Сущ-
ность метода состоит в систематическом опробовании пород с целью
определения содержания в них определенных элементов и установлении
характера и формы ореолов и потоков рассеяния этих элементов. На
основе изучения ореолов рассеяния элементов с учетом геологической
и геоморфологической обстановки выявляются площади, перспектив-
ные для поисков коренных месторождений полезных ископаемых.
По первичным литохимическим ореолам рассеяния могут быть
выявлены рудные тела, как выходящие на поверхность, так и скрытые
в толще коренных пород. По вторичным ореолам и потокам рассеяния
выявляются рудные тела, вскрытые под толщей рыхлых наносов.
Метод включает следующие главные операции: выбор мест и плот-
ности сети опробования, отбор проб, обработку проб, анализ проб, обоб-
щение и интерпретацию результатов опробования.
Выбор места взятия проб и густоты сети опробования определя-
ется конкретными задачами поисков и характером ореолов рассеяния.
С целью изучения первичных ореолов рассеяния и установления
степени «зараженности» определенными химическими элементами гео-
логических комплексов пробы отбираются из коренных пород по линиям
геологических маршрутов. При этом опробованию подвергаются в пер-
вую очередь участки, наиболее благоприятные для развития первичных
ореолов рассеяния: зоны гидротермальных изменений; эндо- и экзокон-'
такты изверженных пород с осадочными; продуктивные фации осадоч-
ных пород; места развития зон дробления, брекчирования и т. п.
При изучении вторичных литохимических ореолов рассеяния пробы
могут отбираться из рыхлых отложений различного генезиса в зависи-
мости от геологических и геоморфологических условий изучаемых тер-
риторий.
123
В условиях горного рельефа с хорошо развитой гидросетью наи-
более благоприятны для отбора проб тонкие илисто-глинистые фракции
аллювиальных отложений (донные отложения) мелких рек, ручьев, су-
хих логов, распадков, а также конусов выноса делювиальных и коллю-
виальных отложений. В этих случаях изучаются потоки рассеяния,
прослеживающиеся иногда на более значительные расстояния по срав-
нению с крупными реками, где рудные компоненты быстро разубожива-
ются до средних фоновых содержаний. Изучение таких ореолов рас-
сеяния иногда считают самостоятельным методом — поисками по дон-
ным осадкам.
В условиях платформ, перекрытых мощными отложениями более
молодых пород, в пенепленизированных областях со слабо развитой
гидросетью отбор проб из таких донных осадков неэффективен.
В большинстве случаев при изучении вторичных ореолов рассеяния
пробы отбираются из верхнего слоя элювиально-делювиальных
отложений при условии, что мощность его не превышает нескольких
метров.
В сухих и засушливых районах, где развиты щелочные и нейтраль-
ные почвы (сероземы, каштановые, черноземные), пробы отбираются
с глубины 15—20 см, в районах с влажным климатом, характеризую-
щихся развитием подзолистых, серых и бурых лесных и других сильно-
щелочных почв,— с глубины 0,4—0,8 м.
Однако указанные глубины отбора проб являются лишь ориенти-
ровочными. При детальных поисках наиболее рационально глубину
отбора проб для различных условий определять экспериментально.
Предварительно в различных местах территории, подлежащей исследо-
ванию, изучают профиль рыхлых отложений в отношении распределе-
ния определенных элементов. Для этого пробы отбирают с различной
глубины рыхлых отложений, анализируют и устанавливают положе-
ние наиболее обогащенного ископаемыми элементами горизонта.
В дальнейшем из этого горизонта отбирают рядовые пробы.
При геологических съемках мелкого масштаба (1:200 000—
1 :100 000) пробы отбираются попутно по линиям геологических марш-
рутов. При этом в горных районах основная часть проб берется по гид-
росети, в том числе и по сухим логам, распадкам и т. п. На водоразде-
лах пробы отбирают по линиям, располагаемым вкрест простирания
наиболее благоприятных комплексов, тектонических контактов и т. п.
В условиях пологого рельефа со слабо развитой гидросетью пробы от-
бирают по линиям, ориентированным вкрест простирания геологических
структур и рудоносных комплексов.
При поисках в масштабах 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 и крупнее
производится инструментальная разбивка прямоугольной поисковой
сети, причем поисковые линии располагаются по направлению наиболь-
шей изменчивости распределения химических элементов, т. е. вкрест
простирания предполагаемых рудоносных структур. В гористой местно-
сти поисковые линии часто совпадают с горизонталями рельефа местно-
сти, так как ореолы рассеяния обычно вытянуты вниз по склону и в
меньшей степени зависят от формы рудных тел.
В условиях мощных наносов, достигающих многих единиц и даже
десятков метров, ореолы рассеяния иногда расположены на значитель-
ной глубине (погребенные ореолы рассеяния). Поэтому литохимические
пробы в этих случаях отбирают лишь из буровых скважин. Проходка
последних вызывает значительные затраты, поэтому обычно опробуются
рыхлые отложения по картировочным скважинам. Специальные литохи-
мические поиски в таких условиях ставятся лишь на заведомо перспек-
тивных территориях.
Густота сети отбора при различных масштабах исследования по
существующим нормам приведена в табл. 31.
124
Таблица 31
Густота сети опробования при литохимическом методе поисков
Масштаб исследований Расстояние между маршрутами или профилями Расстояние между пробами по маршрутам или профилям, м Число проб на 1 км3
1 : 1 000 000 12—18 км 100 1
1 :500000 6—4 км 100 2
1 :200 000 2 км 100-50 5—10
1 : 100000 1 км 100-50 10-20
1 : 50 000 500,м 50 40
1 г 25 000 250—200 м 50—20 80—250
1 : 10000 100 м 20—10 500—1000
1 .-5000 50 м 20—10 1000—2000
1 :2 000 25— 20< м 10 4000—10 000
1 : 1 000 10.м 5 20000 и более
Рассмотрим особенности отбора проб при литохимических поисках,
их обработки и обобщения результатов опробования.
При исследовании первичных ореолов рассеяния пробы отбираются
из коренных пород в виде нескольких кусочков свежей невыветрелой
породы размером около 1X2 см; масса отдельной пробы составляет
100—150 г.
При опробовании тонких илисто-глинистых аллювиальных отложе-
ний (донных осадков) пробы отбираются непосредственно в русле водо-
тока или береговой его части; масса отдельной пробы составляет
15—20 г.
Отбор проб элювиально-делювиальных отложений производится
из закопушек, шурфов или скважин (глубина отбора указана выше);
в пробу отбирается мелкая фракция (<1 мм), масса ее составляет
20—50 г.
При исследовании любых рассматриваемых ореолов рассеяния
в непосредственной близости от замеченных рудопроявлений отби-
рается дополнительно несколько проб на близком расстоянии одна от
другой.
Отобранные и занумерованные пробы подвергают обработке. Про-
бы из первичных ореолов рассеяния измельчают до 0,1 мм и сокращают
на две части. Материал одной части дополнительно истирают до состоя-
ния пудры и отправляют на анализ; вторая часть пробы остается в ка-
честве дубликата. Иногда эта операция производится в лаборатории.
Пробы вторичных ореолов рассеяния просушивают и просеивают через
сито 1—0,5 мм. Мелкую фракцию массой 15—20 г отправляют в спек-
тральную лабораторию, где ее дополнительно измельчают до состояния
пудры.
Обработанные литохимические пробы подвергают спектральному
анализу. При мелкомасштабных (1 : 100 000 и мельче) поисках рекомен-
дуется проводить полуколичественный анализ на следующие элементы:
Li, Be, В, F, Р, Ti, V, Cr, Mn, Со, Ni, Си, Zn, Ge, As, Sr, Zr, Nb (или
Ta), Mo, Ag , Sn, Sb, Ba, Ce, W, Hg, Pb, Bi, U. При более детальных
исследованиях, когда общая геохимическая обстановка уже выявлена и
известны ожидаемые полезные компоненты, число определяемых эле-
ментов может быть сокращено до 10—15.
Применяются различные методы анализа: химический, капельный,
колориметрический, люминесцентный, радиометрический, ядерный,
рентгеновский и др. Для массовых количественных анализов наиболее
оперативным, производительным и дешевым является спектральный
125
анализ. Для проведения данного анализа требуется примерно 1 г ве-
щества, при этом обеспечивается высокая чувствительность анализа:
на ртуть 3-10“5%, на серебро, бериллий, медь, молибден 1—3-10~40/о,
на свинец, олово, никель, ванадий, цинк 1 -10~3%, вольфрам, титан,
хром 1 • 1О“2О/о, на фосфор 5- 10-20/о, на марганец 1 • 10~1 %•
С целью экономии средств и быстрого получения результатов ана-
лизов иногда целесообразно составлять и анализировать объединенные
f / ИШЬ ЕВ? И* СТ?
Рис. 27. Металлометрическая карта рудного поля вольфрамового месторождения. По
С. Д. Миллеру.
1 — ореолы рассеяния вольфрама с содержаниями 0,005—0,01%; 2 — то же, 0,01—0,02%;
3 —то же, 0,02—0,04%; 4— то же. 0,04—0,3%; 5 — ореолы рассеяния свинца с содержа-
ниями 0,1—0,15%; 6 — ореолы рассеяния меди с содержаниями 0,07—0,3%; 7 — контуры
распространения контактового и гидротермального преобразования пород
пробы, особенно если они взяты близко одна от другой и характеризу-
ют определенный ограниченный по площади участок.
Обобщение и интерпретация результатов литохимического опробо-
вания заключаются в нанесении данных анализов на геологические
карты. При маршрутных литохимических поисках составляются геохи-
мические профили, а при площадных —геохимические карты в изоли-
ниях содержаний тех или иных представляющих интерес химических
элементов (рис. 27).
Сопоставление геохимических профилей и геохимических карт
с геологическими картами и разрезами, а также учет геоморфологиче-
ской обстановки позволяют установить местоположение, а иногда форму
и размеры рудных тел, вызвавших ореолы рассеяния.
В условиях равнинного рельефа рудное тело обычно находится
в контуре ореола рассеяния. На склонах гор ореол рассеяния смеща-
ется по склону, следовательно, рудное тело, создавшее ореол рассеяния,
чаще всего бывает расположено выше по склону, иногда за пределами
ореола рассеяния; форма ореола рассеяния в этом случае не отражает
очертаний рудного тела. Точное местоположение рудного тела и его
126
контуры в таких условиях устанавливаются другими методами — гео-
физическими в комплексе с горными выработками или скважинами.
Литохимический метод в настоящее время является одним из ве-
дущих. Применение его позволило за короткий отрезок времени открыть
большое число рудных и нерудных месторождений полезных ископае-
мых, причем некоторые из них были обнаружены на площадях, где ра-
нее проводились поиски другими методами, не давшими положительных
результатов.
Гидрохимический метод
Гидрохимический метод основан на изучении гидрохимических оре-
олов рассеяния месторождений. Он отличается большой сложностью по
сравнению с литохимическим и еще недостаточно разработан. Слож-
ность его применения заключается прежде всего в том, что содержание
элементов в водах очень сильно изменяется во времени и пространстве
как для отдельных рудных районов так и в пределах одного района.
Эти изменения зависят от многих причин: количества и продолжитель-
ности выпадения осадков, времени года, уровня грунтовых вод, интен-
сивности процессов окисления, активности водообмена, коэффициента
миграции элементов, геохимических барьеров и т. п. По указанным при-
чинам изменяются как аномальные, так и фоновые содержания элемен-
тов в воде, что затрудняет выделение аномальных концентраций, сви-
детельствующих о возможности наличия поблизости соответствующих
месторождений или рудопроявлений. Необходимо также иметь в виду,
что в районах расположения горнорудных и других предприятий проис-
ходит загрязнение природных вод, вызывающих ложные гидрохимиче-
ские аномалии. Поэтому опробование водных источников в разное
время года без учета климатических и других факторов, определяю-
щих формирование гидрохимических ореолов рассеяния, может дать
несопоставимые данные.
Благоприятными для применения гидрохимического метода поис-
ков являются высокогорные и среднегорные районы, характеризую-
щиеся многочисленными водными источниками с невысокой общей ми-
нерализацией вод (1 г/л) и высокой влажностью климата. Наиболее
рационально применение этого метода поисков в тех условиях, где дру-
гие геохимические методы мало эффективны, например на площадях
крупнообломочных отложений, при большой мощности наносов и т. п.
При благоприятных условиях этот метод обладает большей глу-
бинностью по сравнению с литохимическим, так как грунтовые воды
могут выносить компоненты месторождений, расположенных на боль-
шой глубине. Метод включает следующие операции:
— отбор проб воды;
— предварительный анализ проб на месте их отбора (определение
сульфат-иона, хлор-иона, pH, суммы металлов);
— геологическую и гидрогеологическую документацию;
— химический и спектральный анализы воды в лабораториях;
— камеральную обработку материалов и интерпретацию результа-
тов опробования.
При геологической съемке мелкого масштаба (1:200 000—
1:100 000) пробы воды отбираются в основном из водоисточников,
расположенных по долинам крупных рек. При этом необходимо брать
пробы из водоисточников, расположенных на участках пересечения
долинами интрузий измененных пород, зон смятия и тектонических
нарушений.
Пробы отбираются из грунтовых вод аллювиальных отложений, по-
верхностных вод ближе к коренному берегу и особенно из источников,
вскрывающих подземные воды коренных пород. Объем пообы зависит
127
от величины сухого остатка воды (определяется солемером) и колеб-
лется от 0,1 до 1 л. При опробовании поверхностных водотоков, болот,
аллювиальных отложений необходимо брать пробы из устьев боковых
долин. На водоразделах места отбора проб выбирают с учетом геоло-
гического строения, необходимости пересечения литологического комп-
лекса пород, влиянием которого можно объяснить повышенное содержа-
ние тех или иных компонентов в воде.
При съемках масштаба 1:50 000 и 1:25 000 пробы воды отбира-
ются из водоисточников, расположенных по всей сети долин крупных и
мелких рек и ущелий, а также из водоисточников, находящихся на водо-
раздельных пространствах, и из болот. При указанных масштабах по-
исков важно, кроме того, отбирать пробы вокруг отдельных возвышен-
ностей, на участках геофизических аномалий и вообще в тех местах,
которые по тем или иным причинам наиболее перспективны в отноше-
нии нахождения полезных ископаемых.
При отсутствии водоисточников пробы воды отбираются из спе-
циально проходимых шурфов. Отбор проб производится с таким расче-
том, чтобы обеспечить сохранение первоначального солевого и газового
ее состава. Поэтому пробы отбирают в чистую посуду и надежно упа-
ковывают. Кроме того, при отборе проб воды измеряют температуру
воды и воздуха.
Анализ проб, как указывалось выше, проводится в поле на базе
партии и в стационарных условиях. В поле определяются содержание
SO4, С1, НСОз, сумма металлов и величина pH с помощью походной
лаборатории ПГЛ-РС-2. На основе данных полевого анализа можно
оперативно направлять поисковые маршруты, детализировать опробо-
вание на более перспективных участках и т. п.
Для выполнения анализов на базе партии используются полевые
лаборатории. Например, полевая лаборатория ЛГ-1 позволяет опреде-
лить содержание в воде SO4, Zn, Си, Mo, РЬ, получить концентрат для
полярографического отделения Zn и РЬ и сухой остаток для спектраль-
ного анализа; с помощью солемера ориентировочно определяется общая
минерализация воды и т. п.
В стационарных лабораториях производится общий химический
анализ воды, контрольные определения, а также полярографический и
спектральный анализы.
При обобщении и интерпретации результатов гидрохимических по-
исков на геологическую карту наносят все обследованные источники;
у мест отбора проб условными знаками указывают содержания микро-
элементов, затем выделяют участки с повышенным содержанием ком-
понентов. Одновременно с этим составляют таблицы средних содержа-
ний компонентов для вод, приуроченных к различным геологическим
комплексам.
Составляются также гидрохимические профили (рис. 28), позво-
ляющие легко устанавливать аномальные повышенные содержания
компонентов минерализации и сопоставлять их с геологической и гид-
рогеологической обстановкой.
Очень важно, чтобы предварительная обработка и обобщение гидро-
химических исследований проводились в поле, когда есть возможность
дополнять и уточнять полученные результаты.
К настоящему времени получены значительные положительные
результаты по поискам гидрохимическим методом галоидных и суль-
фидных месторождений. Этот метод, по-видимому, может быть исполь-
зован при поисках карбонатных, силикатных и других полезных иско-
паемых, а также руд кобальта, никеля, лития, бериллия, марганца,
фосфора и т. п.
Почвенно-гидрохимический метод по существу является разновид-
ностью гидрохимического метода. Он состоит в исследовании водных
128
вытяжек из почв и выявлении повышенных содержаний рудных компо-
нентов и элементов-индикаторов. Методика проведения поисков заклю-
чается в систематическом отборе проб почв по квадратной или прямо-
угольной сети, получении водных вытяжек и их анализе.
Пробы отбираются с глубины 20—30 см, а с оподзоленных почв —
с несколько большей глубины (до 80 см). Масса пробы составляет
200—300 г. Водную вытяжку получают из мелкой фракции (<3 мм)
пробы, концентрируют ее и подвергают спектральному анализу. Резуль-
таты анализа проб наносят на геологическую карту и выявляют участки
ореолов рассеяния.
Рис. 28. Гидрохимический профиль в районе полиметаллического месторождения. По
С. Р. Кракову
/—границы продуктивных пород (в плане); 2 — предполагаемые участки оруденения по ре-
зультатам геохимических исследований; 3 — направление стока; 4 — водоразделы; 5 — места от-
бора проб
Хотя этот метод применяется еще недавно, но уже получены поло-
жительные результаты, в ряде районов обнаружены слепые полиметал-
лические и медноколчеданные руды, залегающие на глубине до 60 м;
имеются данные о том, что над редкометальными и даже над слюдо-
носными пегматитами, залегающими под ледниковыми отложениями,
в водных вытяжках (из почв) наблюдается повышенное содержание
элементов-индикаторов лития и рубидия.
Атмохимический (газовый) метод
Атмохимический метод основан на изучении газовых ореолов рас-
сеяния. К настоящему времени накоплен некоторый опыт применения
этого метода для поисков газа, нефти, ископаемых углей и радиоактив-
ных руд. Поиски месторождений указанных каустобиолитов атмохими-
ческим методом осуществляются обычно на перспективных площадях,
после выполнения геологической съемки и геофизических исследований.
В зависимости от геологического строения на исследуемой площади
разбивается прямоугольная или квадратная поисковая сеть. Густота
9 Зак. 321 129
поисковой сети соответствует масштабам 1 : 25 000—1 :50 000. В каждом
пункте поисковой сети при помощи бура и специального газоотборника
с глубины 1,5—2 м откачивается почвенный воздух. Затем в пробах оп-
ределяют содержание углеводородов. Результаты опробования наносят
на геологическую карту и устанавливают площади с повышенным со-
держанием указанных газов. Эти данные вместе с геологическими и гео-
физическими материалами служат основанием для суждения о перспек-
тивности исследуемой площади, а также для направления дальнейших
геологоразведочных работ.
Кроме описанных газовых методов поисков в настоящее время раз-
рабатывается ряд методов, основанных на изучении газовых ореолов
рассеяния гелия, ртути, углекислоты и т. п.
Радиометрические методы
Радиометрические методы поисков основаны на выявлении и изу-
чении радиоактивности горных пород и руд, зависящей от содержания
в них радиоактивных элементов. Они разделяются на полевые поиско-
вые методы, методы каротажа, методы радиометрического опробования
и лабораторные радиометрические методы.
Все полевые поисковые радиометрические методы являются геохи-
мическими, так как применяются для изучения геохимических полей ра-
диоактивных элементов с целью выделения ореолов рассеяния место-
рождений, а по ним и самих месторождений полезных ископаемых.
Наземные полевые исследования осуществляются путем измерения
радиоактивных альфа-, бета- и гамма-излучений радиоактивных эле-
ментов горных пород при помощи соответствующих радиометров, позво-
ляющих не только обнаруживать аномальные участки, но и определять
содержание радиоактивных элементов в породах. Наземные поиски
с помощью гамма-счетчиков выполняются на автомашинах или пеше-
ходным путем. При автомобильных исследованиях регистрация резуль-
татов измерений гамма-излучений производится автоматически, что
обеспечивает высокую производительность метода. Применяемые при
этих работах гамма-радиометры имеют чувствительность ±1 мкР/ч.
Пешеходные радиометрические исследования по сравнению с автомо-
бильными характеризуются меньшей производительностью, но их мож-
но применять в любых условиях и проводить наблюдения с различной
детальностью.
Основным недостатком этих методов является их незначительная
по сравнению с другими геохимическими методами глубинность. Пос-
ледняя определяется условиями развития первичных и вторичных орео-
лов рассеяния вокруг рудных тел. При мощных аллохтонных рыхлых
отложениях (десятки сантиметров) с поверхности нельзя обнаружить
даже крупное месторождение богатых радиоактивных руд.
Эманационный метод основан на изучении газовых продуктов аль-
фараспада радиоактивных элементов: радия, тория, актинона. Их эмана-
ции накапливаются в почвах, залегающих над рудными телами, содер-
жащими указанные элементы. Нормальное (фоновое) содержание ра-
диоактивных эманаций в почвах обычно колеблется от 0,1 до 10 эман*.
На аномальных участках содержание их в почвенном воздухе достигает
иногда десятков тысяч эман. Пробы газа отбираются из рыхлых отло-
жений специальными пробоотборниками с глубины 1,5—2 м.
Однако этот метод характеризуется сравнительно малой глубин-
ностью. Радиогидрогеологический метод поисков обладает значительно
большей глубинностью. Он основан на изучении водных ореолов рассея-
ния радиоактивных элементов и такого весьма стабильного индикатора
* В Международной системе единиц измерения (СИ) 1 эман=3,7-103 м’3-с-'.
130
радиоактивного альфа-распада, как гелий. При этом опробованию под-
вергаются как водотоки, так и подпочвенный воздух.
Эманационный и радиогидрогеологический методы могут приме-
няться на различных этапах поисковых работ. При общих поисках
масштабов 1:200 000—1:100 000 пробы отбираются по маршрутам, за-
даваемым вкрест простирания геологических структур. Расстояния
между маршрутами составляют 1—2 км, а между точками наблюдений
100—200 км.
При поисках масштабов 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 расстояния
между маршрутами и местами отбора проб соответственно уменьша-
ются. Наиболее целесообразно детальные поиски этими методами про-
изводить на площадях, где коренные породы перекрыты рыхлыми отло-
жениями мощностью 1—10 м. При этом повышенные (аномальные)
содержания радиоактивных эманаций обычно устанавливаются не толь-
ко над радиоактивными рудами в коренном залегании, но и над их
механическими, солевыми и гидрохимическими ореолами рассеяния.
Рассматриваемые методы используются для поисков не только ра-
диоактивных руд, но и для других полезных ископаемых, в месторож-
дениях которых содержатся хотя бы в небольшом количестве радиоак-
тивные элементы (редкометальные и слюдяные пегматиты, фосфориты,
россыпные месторождения ильменита и т. п.).
Особенно хорошие результаты дает гелиевый метод при изучении
глубинного строения Земли, выявлении структур фундамента, глубин-
ных разломов и т. п.
Аэрорадиометрические исследования осуществляются при помощи
аэрогамма-радиометров, позволяющих измерять радиоактивные излуче-
ния. Основной масштаб аэрогамма-съемки 1 :25 000, при высоте полета
50—70 м. Такой масштаб съемки обеспечивает выявление аномальных
участков площадью 500 м2 при интенсивности радиоактивного излуче-
ния на поверхности земли не менее 50 гамм.
Радиоактивный каротаж скважин включает ряд методов, основан-
ных на измерении в скважинах интенсивности естественного или вы-
званного гамма-излучения. К ним относятся: гамма-каротаж (ГК),
гамма-гамма-каротаж (ГГК), гамма-каротаж плотностной (ГКП), гам-
ма-гамма-каротаж селективный (ГГК-С), гамма-каротаж нейтронный
(ГКН). Перечисленные методы широко применяются для расчленения
горных пород по их радиоактивности, выявления радиоактивных руд;
они позволяют выделять в разрезе пласты угля, обнаруживать сульфид-
ные руды, характеризующиеся повышенной плотностью, а также изу-
чать разрез горных пород по бескерновым скважинам. Получены поло-
жительные результаты при поисках боратов, каменных углей и других
полезных ископаемых с использованием нейтронного гамма-каротажа.
Радиоактивный каротаж выполняется с помощью специальной ап-
паратуры: гамма-каротажных станций, специальных радиометров.
Биохимический метод
Биохимический метод поисков основан на изучении биохимических
ореолов рассеяния. Он заключается в отборе растительных проб, их озо-
лении, анализе золы проб и обобщении результатов опробования.
Для успешного выполнения поисков исполнитель должен изучить
не только геологию и гидрогеологию района, но и его климат, почвы и
флору. Важно также знать, что торф обладает свойством адсорбиро-
вать рудные элементы. На использовании этого свойства основан тор-
фо-металлометрический метод, являющийся разновидностью биохимиче-
ского.
Систематическому опробованию обычно предшествуют рекогносци-
ровочные работы, заключающиеся в опробовании почв и растений по
9* ' 131
двум-трем профилям, задаваемым вкрест предполагаемого простирания
рудных тел; при этом экспериментально устанавливают, какие части
растений (листья, ветви, корни и др.) являются концентраторами эле-
ментов. Затем исследуемую площадь опробуют по прямоугольной сети.
Например, при поисках масштаба 1:10 000 расстояния между поиско-
выми линиями составляют 100 м, а между пробами по линиям 10—20 м.
Для полевых определений озоленных проб используются химиче-
ские полярографические, спектральные и Другие методы анализа.
Биохимический метод испытывался в районах Среднего и Южного
Урала, Туве, на Кавказе при поисках Ni, Со, Си, Сг, Pb, Zn, Мо и др.
При этом установлено, что наиболее благоприятными для данного ме-
тода являются области развития мощного покрова рыхлых отложений
(моренных осадков, песков в пустынях и полупустынях), участки плато
с мощной корой выветривания, пологие склоны гор, покрытые лесом,
и т. п. Кроме того, при особо благоприятных условиях этим методом
могут быть выявлены руды, залегающие на глубине до 50 м. В этих
случаях биохимические методы могут иметь преимущество перед неко-
торыми другими геохимическими методами поисков.
Разрабатываются методы поисков, основанные на изучении микро-
фауны и микрофлоры, развивающихся в условиях солевых и газовых
ореолов рассеяния некоторых элементов. В последние годы создаются
новые аэробиохимические методы поисков. В США разработан метод,
позволяющий с самолета обнаруживать, регистрировать и измерять
металлоорганические и органические соединения, проникающие через
почвенный слой и рассеивающиеся в атмосфере. Метод применяется для
поисков залежей полиметаллов, меднопорфировых руд, драгоценных
металлов. Устанавливаются даже ничтожные количества Hg, Ag, Zn,
Pb, Ni, Си и наличие паров метана, углекислого и сернистого газа в
биологической фракции атмосферы, косвенно связанной с подземными
эманациями из руд, находящихся под наносами. Метод предназначен
для закрытых полуаридных и покрытых обильной растительностью
территорий. Исследования осуществляются при высоте полета около
60 м. Там же разработан метод поисков ртути и сопутствующих благо-
родных и цветных металлов, основанный на выявлении и прослежива-
нии воздушных аномалий газообразных эманаций ртути, которые выде-
ляются из руд, содержащих ртуть, в результате геохимических и био-
химических процессов. По этим аномалиям с учетом метеорологических
данных выделяют перспективные территории и месторождения золота,
серебра, меди, цинка и других полезных ископаемых. Метод был про-
верен в Онтарио (Канада) и Аризоне (США) и дал положительные
результаты. Ведутся разработки новых методов с использованием ра-
диогенного свинца, редиогенного тепла и тепла, связанного с экзотерми-
ческими реакциями, происходящими в зоне окисления месторождений,
а также методов на основе изотопного состава серы, остаточного маг-
нетизма и т. п.
Применение горных и буровых работ
при поисках полезных ископаемых
Горные или буровые работы применяются почти всегда и на всех
этапах поисков в качестве вспомогательного метода и как самостоя-
тельный метод поисков. Расчистки, закопушки, канавы и шурфы исполь-
зуются для создания искусственных обнажений коренных пород при
сравнительно небольшой мощности (до 10 м) рыхлых отложений. Они
широко применяются для взятия шлиховых и геохимических проб, про-
верки геофизических аномалий, а также для вскрытия выходов рудных
тел, прослеживания их и оконтуривания, отбора проб с целью получе-
132
яия необходимых данных для перспективной оценки обнаруженных ру-
допроявлений и месторождений.
С этими же целями, но при большей мощности наносов использу-
ются буровые скважины. Особое значение имеют буровые работы при
поисках полезных ископаемых в закрытых районах, например в Запад-
но-Сибирской низменности, на Русской платформе, в Тургайском про-
гибе и в подобных условиях.
Буровые работы применяются для получения геологических дан-
ных, при геофизических исследованиях (например, при сейсморазведке),
геохимических методах поисков, а также для проверки выявленных
аномалий.
Кроме этого, горно-буровые работы имеют и самостоятельное по-
исковое значение. Они используются прежде всего тогда, когда физиче-
ские свойства вмещающих пород и руд очень мало или почти не разли-
чаются, вследствие чего геофизические методы не могут дать положи-
тельных результатов, и когда рудные тела не образуют ощутимых
геохимических ореолов рассеяния, ввиду чего неприменимы геохимиче-
ские методы. Например, для поисков слюдоносных или керамических
пегматитов, залегающих в кварц-полевошпатовых породах и перекры-
тых рыхлыми отложениями, в большинстве случаев может быть исполь-
зован только метод геологической съемки. Последняя в подобных усло-
виях выполняется путем проходки канав или шурфов по поисковым
линиям, расположенным вкрест предполагаемого простирания пегмати-
товых тел. В подобных же условиях поиски «слепых» рудных тел
осуществляются путем проходки буровых скважин (в пределах пер-
спективных площадей), располагаемых по поисковым линиям. При этом
расстояния между поисковыми линиями определяются протяженностью
промышленно интересных рудных тел по простиранию, а расстояния
между скважинами выбираются с таким расчетом, чтобы не пропустить
искомые объекты. При крутом падении рудных тел скважины задают
наклонные в сторону висячего бока рудных тел, при пологом или го-
ризонтальном их залегании проходят вертикальные скважины.
Применение горно-буровых работ при поисках затрудняется их вы-
сокой стоимостью и громоздкостью оборудования. Необходимо создание
высокопроизводительного и компактного оборудования, которое повы-
сит эффективность применения горно-буровых работ.
Комплексность поисковых работ
Комплексность поисковых работ следует рассматривать в двух
направлениях:
— все поисковые работы, выполняемые на любом этапе, должны
иметь целью выявление всего комплекса полезных ископаемых, пред-
ставляющих интерес для народного хозяйства;
— при выполнении поисков в определенных геологических усло-
виях необходимо использовать такой комплекс методов, который обес-
печил бы наибольший успех и эффективность выполнения поставлен-
ной задачи.
Практика показывает, что в ряде случаев имело место такое поло-
жение, когда в некоторых районах проводились целенаправленные по-
исковые работы на определенное полезное ископаемое, а выявлению
других полезных ископаемых не уделялось внимания и они оставались
ие обнаруженными. Подобные примеры не одиночны. Так, на Кольском
полуострове в большом объеме проводились поисковые работы на же-
лезо и редкие металлы, а позднее повторными поисками на тех же пло-
щадях были выявлены месторождения вермикулита, флогопита и фос-
форного сырья. При выполнении сейсмических исследований для вы-
явления благоприятных структур нередко приходят многие тысячи
133
метров буровых скважин для того, чтобы произвести взрывы, но по
этим скважинам не осуществляют опробования для установления гео-
химических ореолов рассеяния полезных ископаемых и т. п.
Все это вызывает неоправданные затраты материальных средств,
уменьшает эффективность поисковых работ и на многие годы задержи-
вает выявление важных для народного хозяйства полезных ископае-
мых. Поэтому при постановке целенаправленных поисковых работ на
определенные полезные ископаемые должны быть проанализированы
все геологические поисковые предпосылки и признаки с целью выявле-
ния возможного присутствия всех полезных ископаемых в данных гео-
логических условиях.
Успех поисков определяется выбором рационального комплекса
методов. Выше отмечено, что поиски должны проводиться на сущест-
вующей геологической основе. В процессе поисков производится геоло-
гическая съемка более крупного масштаба, при этом она является глав-
ным методом поисков.
Выявленные при этом геологические и геоморфологические зако-
номерности, контролирующие пространственное размещение полезных
ископаемых, а также установленные физические свойства и минераль-
ный состав пород и руд служат основой для выбора наиболее эффек-
тивных методов поисков. Затем необходимо установить предполагаемый
формационный и геолого-промышленный типы месторождения, деталь-
но проанализировать надежность тех или иных поисковых предпосылок
и признаков и определить возможные площади развития ожидаемых
месторождений. Во многих случаях каким-либо одним методом нельзя
обеспечить надежное выполнение поисков. Тогда приходится приме-
нять два или больше различных методов, в комплексе обеспечивающих
эффективное и надежное выполнение поисковых работ, Выбранный
комплекс методов должен обеспечивать наибольшую экономическую
эффективность работ.
Следует отметить, что выбор рационального комплекса методов и
разработка методики и техники их выполнения нередко бывает доволь-
но сложной задачей и вызывает необходимость проведения предвари-
тельных экспериментальных работ. Приведем несколько примеров.
Месторождения железа характеризуются большим разнообразием
промышленных и генетических типов, различными закономерностями
пространственного размещения, а также различными поисковыми при-
знаками. При поисках месторождений железистых кварцитов и свя-
занных с ними залежей богатых железных руд, скарновых и титаномаг-
нетитовых месторождений железа, характеризующихся высокой магнит-
ной восприимчивостью, наряду с геологической съемкой широко приме-
няются геофизические методы — аэромагнитные и наземная магнито-
метрия, иногда в сочетании с гравиметрией. В условиях хорошей обна-
женности при поисках этих месторождений с успехом могут быть ис-
пользованы методы, основанные на изучении механических ореолов
рассеяния.
Поиски осадочных лимонит-гематитовых месторождений железа,
занимающих в геологическом разрезе обычно определенное стратигра-
фическое положение, осуществляются главным образом методом геоло-
гической съемки в сочетании с методами, основанными на изучении
физических свойств пород; в тех случаях, когда в рудах присутствуют
попутные компоненты, например марганец, успешно могут быть приме-
нены литохимические методы. В закрытых районах для поисков таких
месторождений используются и геофизические методы, основанные на
большей электропроводности руд по сравнению с вмещающими поро-
дами, а также на различии сейсмических свойств руд и пород.
Карбонатные железные руды гидротермально-метасоматического
генезиса могут быть выявлены методами, основанными на изучении
131
механических ореолов рассеяния: в поверхностных условиях сидерито-
вые руды окисляются, а окислы железа образуют широкие ореолы и
потоки рассеяния в элювиальных, делювиальных и аллювиальных отло-
жениях. Кроме этого с успехом могут быть использованы и литохими-
ческие методы, так как за счет присутствующих в рудах барита и флю-
орита в тонкодисперсной фракции образуются ореолы рассеяния бария
и фтора.
Остаточные месторождения железных и железно-никелевых сили-
катных руд, связанных с корой выветривания ультраосновных пород,
выявляются следующими методами. Массивы ультраосновных пород —
обнаруживают методом геологической съемки в сочетании с магнито-
метрией, а в пределах выявленных массивов поиски осуществляют мето-
дом геологической съемки с изучением геоморфологических особен-
ностей.
Полиметаллические месторождения также весьма разнообразны,
характеризуются многометальностью, большой изменчивостью мине-
рального и химического состава и разнообразием условий локализации.
Характерные особенности этих месторождений позволяют наряду
с геологической съемкой широко использовать комплекс геохимических
и геофизических методов. При этом в зависимости от особенностей гео-
лого-геохимической обстановки могут быть применены литохимические,
гидрохимические и другие геохимические методы. Из геофизических ме-
тодов наиболее эффективными являются электрометрия (естественного
поля, вызванной поляризации, эквипотенциальных линий, индукции
и др.) и иногда гравиметрия. Наиболее рациональные комплексы мето-
дов для поисков месторождений различных полезных ископаемых пока-
заны в табл. 32.
Таблица 32
Комплексы методов поисков даЯ^азличиьтх -полезных ископаемБГх
Полезные ископаемые МётСЦЫ’Падгскод
геологическФк с ьемкгГ обломочно- речной валунно- ледниковый ШЛИХОВОЙ литохимиче- ский гидрохими- ческий биохимиче- ский атмохими- ческий магнитомет- рический радиометри- ческий электромет- рический вызванной поляризации сейсмоэлек- трический гравиметри- ческий сейсмометри- 1 ческий |
'"Z Железо 4 4 4-4- 4- 4- 4- 4—Ь 4- 4-4- 4-
у Марганец + н- 4- 4- 4- 4- 4- 4- 4-
\/ Титан 4-4- 4- + 4-4- 4- 4—|- 4- +
V Хром + 4 4- 4- 4-4- 4- 4- 4- 4- 4-4-
Медь 4-4- 4- + 4-4- 4- + 4- 4- 4- 4-
Свинец и цинк 4-4- 4- 4-4- 4- + 4- + 4- 4- 4-
Алюминий +4- 4- 4- 4- 4- 4- 4-
Никель, кобальт- сульфидные ру- ды 4-4- 4- + 4- 4- + 4- 4- 4-
. Никель, кобальт- / силикатные ру- ды 4-4- 4- 4- 4- 4- + 4- 4-
135
Продолжение табл. 32
Полезные ископаемые Методы поисков
теологической съемки обломочно- речной валунно- ледниковый шлиховой ! литохимиче- ! ский | 1 1 1 гидрохими- ! । ческий J биохими- ческий । атмохими- । ческий магнитомет- рический 1 радиометри- । ческий । электромет- рический вызванной j поляризации сейсмоэлек- трический гравиметри- ческий сейсмометри- 1 ческий^ 1
Ванадии 4-4- 4 4 — 4 4-
Олово 44 + 4 44 4 + 4 и- +
Вольфрам ++ + 4 44 + 4 4- 4-
Молибден 44 4 4 4 4 4 4- 4 4
Сурьма ++ + 4 4 4 4 4 4-
Ртуть 44 4 4 44 44 4 4 4 4
Редкометальные пегматиты 44 + 4 4 44 + + 4 4- 4 4
Слюдоносные пег- матиты 44 4 4 4 4- 4 4 4- +
Золото 44 4 J- 44 4 4 4 4- 4-
Платина + 44 + 4 4-
Уран 44 4 + 4 4 + 4- 4-
Торий 4 44 4 4- 4- + 4
Асбест Н г + 4 4- 4
Тальк 44 4 4 + +
Пьезокварц и оп- тический кварц 4-4- 4 + 4 4
Оптический флю- орит ++ 4 4 + 4 4- 4-
Исландский шпат 44 + + 4 4 +
Алмаз 44 44 4
Графит 4 4 + 4 4- 4-
Магниевые, ка- лийные и нат- ровые галоид- ные соли 44 44 4 + 4- 4-
Гипс и ангидрит 4 4 + 4 +
Фосфорит 44 4 + -Г 4 4
Апатит, нефелин 44 4 + 1 -Г 4 -г 4- 4 +
Условные обозначения: + н— главные методы; н----второстепенные методы.
136
Важным фактором увеличения эффективности поисков является
привлечение местного населения: краеведов, школьников, охотников
и др. Поэтому на месте работ геолог должен обратиться к руководящим
партийным, советским работникам, рассказать о задачах работ на пред-
приятиях, в колхозах, совхозах, школах. При этом важно популярно
изложить поисковые признаки полезных ископаемых и простейшие ме-
тоды поисков, а также разъяснить существующие положения о преми-
ровании первооткрывателей.
Особенности поисков в различных
физико-географических условиях
Для выбора методов и организации поисковых работ существенное
значение имеют физико-географические условия. В высокогорных усло-
виях, характеризующихся резким и глубоким расчленением рельефа,
наличием абсолютных отметок, достигающих 5000 м и больше, и отно-
сительным превышением до 2000—3000 м, происходит интенсивное фи-
зическое выветривание. В связи с этим коренные породы хорошо обна-
жены и потоки механического рассеяния рудного вещества широко раз-
виты; зона окисления руд слабо развита или почти отсутствует; хорошо
развитая гидросеть при наличии глубоко промываемых структур спо-
собствует образованию отчетливо выраженных гидрохимических орео-
лов рассеяния. Такие условия благоприятны для выявления месторожде-
ний полезных ископаемых. Наиболее эффективны здесь методы геоло-
гической съемки с использованием аэрофотоснимков, обломочно-речной,
в отдельных местах шлиховой, гидрохимический и поиски по донным
осадкам. Однако эти условия являются довольно тяжелыми для выпол-
нения поисков, что обусловлено трудной проходимостью территории,
отсутствием транспортных путей и ограниченной применимостью меха-
нического транспорта. Главным методом поисков здесь является геоло-
гическая съемка.
Среднегорные условия характеризуются абсолютными высотами до
3500 м; рельеф сильно расчленен, относительные отметки достигают
1000 м и иногда более. Однако формы рельефа здесь более сглаженные;
обнаженность коренных пород меньше, чем в высокогорных районах, но
бывает довольно хорошая; значительная часть склонов гор покрыта
лесной и травяной растительностью; процессы окисления руд происхо-
дят интенсивнее и зона окисления иногда достигает значительной глу-
бины. Широко развиты и четко выражены механические, местами лито-
химические и гидрохимические ореолы и потоки рассеяния.
Практически в этих условиях применимы любые методы поисков.
Геологическая съемка должна сопровождаться созданием значитель-
ного числа искусственных обнажений. Существенное значение в этих
условиях приобретает климатическая зональность.
В северных районах более широко развито физическое выветрива-
ние, а следовательно, и механические ореолы рассеяния; в южных райо-
нах, наоборот, преобладают химические процессы разрушения пород и
руд и более широко развиты геохимические ореолы рассеяния. По
этим же причинам по-различному происходит и почвообразование, что
следует учитывать при выборе геохимических методов поисков.
Мелкосопочники характеризуются абсолютными высотами от 100
до 1000 м и относительными превышениями порядка 100—300 м. Скло-
ны и вершины, а также обширные водоразделы пологие, покрыты элю-
виально-делювиальными отложениями, почвенным слоем, во многих
местах развита густая растительность.
В этих условиях поиски методом геологической съемки менее эф-
фективны по сравнению с описанными выше условиями, так как плохая
обнаженность коренных пород вызывает необходимость применения зна-
" 137
чительного объема горных и буровых работ. Эффективность поисков
может быть повышена за счет широкого применения обломочно-речного,
шлихового и особенно геохимических (всех разновидностей) и геофизи-
ческих методов; весьма успешно могут быть использованы также аэро-
методы: визуальное наблюдение, дешифрирование аэрофотоснимков,
аэрогеофизические методы.
На территориях развития скульптурных форм рельефа (плоско-
горья, плато), например на Средне-Сибирском плоскогорье, коренные
породы обнажаются лишь по ступенчатым долинам рек; обширные
платообразные водораздельные пространства покрыты однообразными
породами трапповой формации или мощными рыхлыми отложениями.
В этих условиях основное внимание приходится уделять долинам и
склонам долин рек, где наиболее эффективны геологическая съемка
в сочетании с обломочно-речным и шлиховым методами поисков. Водо-
раздельные пространства здесь исследуются главным образом путем де-
шифрирования аэрофотоснимков и аэрогеофизическими методами.
Равнинные низменности, занимающие обширные площади в преде-
лах Русской и Сибирской платформ, Западно-Сибирской низменности,
характеризуются развитием аккумулятивных форм рельефа.
Обширные аллювиальные равнины, значительные площади которых
заболочены, имеют абсолютные отметки до 200 м. В их пределах ко-
ренные породы перекрыты аллювиальными, озерными и другими рых-
лыми отложениями. Проведение поисков здесь затруднено и требует
больших затрат труда и средств. Главными методами поисков в этих
условиях являются геофизические. Геологическая съемка сопровожда-
ется большим объемом картировочного бурения. Решающее значение
буровые работы имеют здесь и при проведении поисковых работ различ-
ными методами.
В северной части территории Советского Союза (Кольский полу-
остров, Карелия и далее к востоку до р. Лены) широко развиты ледни-
ковые отложения. Мощность их нередко достигает десятков метров;
значительные площади заняты болотами и озерами; коренные породы
обнажаются весьма редко. Проведение поисковых работ здесь также
сопряжено с большими трудностями. Эффективными методами поисков
в этих условиях являются геофизические, в а лунно-ледниковый, редко
геохимические. Геологическая съемка должна сопровождаться дешиф-
рированием аэрофотоснимков. Главное значение также имеют горно-
буровые работы.
В зонах пустынь (Кара-Кумы, Кызыл-Кумы, территории, прилегаю-
щие к Каспийскому и Аральскому морям и др.) развиты эоловые акку-
мулятивные формы рельефа. Коренные породы покрыты довольно мощ-
ными эоловыми отложениями. Наиболее успешно здесь применение
аэрофотограмметрии, геофизических методов и особенно аэрогеофизи-
ческих. Геологическая съемка в этих условиях проводится в сочетании
с геофизическими методами п сопровождается большими объемами
горно-буровых работ.
5. ПОИСКИ «СЛЕПЫХ» И ПОГРЕБЕННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Фонд выходящих на поверхность открываемых месторождений все
время уменьшается и в настоящее время возникает необходимость
выявления так называемых закрытых («слепых», погербенных и пере-
крытых) месторождений. К ним относятся:
— месторождения, вскрытые эрозией и затем погребенные под
мощные четвертичные отложения (погребенные);
— месторождения, вскрытые эрозией в предыдущие эпохи и пере-
крытые коренными породами иного возраста (перекрытые);
138
— месторождения в толще коренных пород, не вскрытые эрозией
на глубине («слепые»),
К настоящему времени уже накопился некоторый опыт по поискам
«слепых», перекрытых и погребенных залежей полезных ископаемых.
Так, обнаружены «слепые» рудные тела ценных медно-никелевых руд
в районе Норильска, крупнейшие месторождения железных руд в Кус-
танае и КМА, перекрытые дочетвертичными отложениями, бокситовые
месторождения Северо-Онежского бассейна, погребенные под мощными
рыхлыми отложениями; успешно выявляются «слепые» слюдоносные
пегматитовые тела в Северной Карелии и на Кольском полуострове и
многие другие. Однако поиски таких месторождений являются трудной
и еще весьма дорогостоящей задачей.
Пространственное размещение открытых и закрытых месторожде-
ний контролируется теми же геологическими закономерностями. Но для
выявления закрытых месторождений требуется более детальное всесто-
роннее изучение геологического строения исследумой территории, а
также знание геологии уже открытых аналогичных месторождений.
При поисках месторождений, залегающих под мощными четвертич-
ными отложениями, проведение геологической съемки сильно затруд-
няется. В этих условиях приобретают особое значение геофизические
методы как для выявления геологического строения территории, так и
непосредственно для выявления залежей полезных ископаемых. Важ-
ная роль также принадлежит геохимическим методам, основанным на
изучении вторичных и в том числе погребенных, ореолов рассеяния.
Для правильного направления поисков данными методами необходимо
изучение геоморфологических условий, а также проведение геологиче-
ской съемки четвертичных отложений.
При мощности рыхлых экранирующих отложений, достигающей
20—30 м и более, наиболее рационально применять геохимические ме-
тоды поисков с бурением скважин по четвертичным отложениям, учи-
тывая возможность обнаружения погребенных ореолов рассеяния.
Глубина скважин, а также глубина отбора проб в каждом конкретном
случае должны определяться экспериментально. Густота поисковой
сети скважин может быть различной в зависимости от этапов поисков,
а также от геологических условий и характера ореолов рассеяния.
В общем случае рекомендуется при поисках масштаба 1:100 000 сква-
жины располагать по сети 1000ХЮ0 м с последующим их сгущением
на выявленных аномалиях. Для эффективного выполнения таких по-
исковых работ в настоящее время создаются компактные и высокопро-
изводительные буровые агрегаты.
Во многих случаях при глубине наносов до 10 м поиски могут быть
осуществлены методом обычной литохимической съемки (отбор проб
из закопушек). Такой метод эффективен в условиях древнего равнин-
ного рельефа, обычно в степной местности, когда верхние горизонты
рыхлых отложений обогащаются искомыми компонентами за счет био-
генной аккумуляции или за счет диффузии. Как показали исследования
А. П. Виноградова и Д. П. Малюги, успешно могут быть использованы
и биохимические методы, с помощью которых возможно обнаружение
рудных тел, расположенных на глубине до 30—50 м. При благоприят-
ных геоморфологических условиях эффективно могут быть использова-
ны и гидрохимические методы поисков.
Поиски месторождений, перекрытых коренными породами дочетвер-
тичного возраста, является более сложной задачей, так как их вторич-
ные ореолы рассеяния бывают выражены весьма нечетко, а первичные
ореолы в перекрывающих породах отсутствуют. Поиски таких место-
рождений осуществляются прежде всего путем геолого-структурного
изучения территории. При этом устанавливается перспективность
139
перекрытых пород и пространственное положение поверхности пере-
крытия.
Существенную помощь может оказать применение геофизических
методов как для установления поверхности перекрытия, так и для обна-
ружения перекрытых залежей полезных ископаемых. Из геохимических
методов используются в основном гидрохимические исследования.
Для поисков месторождений в таких условиях необходимо исполь-
зование большого объема буровых работ. Последние применяются для
проверки геологических данных, геофизических аномалий и вскрытия
залежей полезных ископаемых. Во многих случаях (когда невозможно
использовать геофизические и геохимические методы) поиски прово-
дятся в основном лишь путем проходки буровых скважин по опреде-
ленной системе.
Поиски «слепых» залежей полезных ископаемых проводятся на
основе тщательного изучения геологического строения территории, ана-
лиза геологических разрезов и геологических структур; это особенно
касается пластовых залежей полезных ископаемых осадочного генезиса.
Для таких месторождений метод геологической съемки является глав-
ным, а иногда и единственно возможным.
Поиски «слепых» эндогенных месторождений также осуществля-
ются иа основе геологической съемки, позволяющей выявить рудопод-
водящие, рудоконтролирующие структуры и положение продуктивных
вмещающих пород, но главными методами для обнаружения залежей
полезных ископаемых служат геофизические методы, а также геохими-
ческие методы, основанные на изучении первичных и вторичных (возни-
кающих за счет первичных) ореолов рассеяния. Особое значение в этих
условиях приобретает метод радиоволнового просвечивания, позволяю-
щий обнаруживать рудные тела (железных, полиметаллических, медно-
никелевых и им подобных руд) между выработками, скважинами, вы-
работками и скважинами, скважинами и поверхностью земли на рас-
стоянии до 650 м.
Существенную помощь при поисках «слепых» рудных тел может
оказать изучение гидрохимических ореолов рассеяния, характеризую-
щихся при наличии хорошо промываемых структур большой глубиной
распространения.
Поиски скрытых месторождений связаны с большими материаль-
ными и трудовыми затратами, поэтому в первую очередь они должны
проводиться на нижних горизонтах осваиваемых месторождений и на
площадях, прилегающих к действующим горным предприятиям. На
других площадях, удаленных от действующих горных предприятий, по-
иски скрытых месторождений ставятся с учетом технико-экономиче-
ской обстановки и потребности народного хозяйства в полезном иско-
паемом.
6. ДЕТАЛЬНЫЕ ПОИСКИ
Выше рассмотрены основные положения поисковых работ в целом.
Необходимо осветить некоторые специфические особенности детальных
поисков, иногда называемых поисково-разведочными работами. Они
ставятся в пределах заведомо перспективных площадей и имеют целью
выявление всех промышленно интересных залежей полезных ископае-
мых и их перспективную оценку.
Эта задача выполняется на основе детального геологического кар-
тирования. В большом объеме используются также детальные геохими-
ческие и геофизические методы для выявления залежей полезных иско-
паемых, а также для их оконтуривания, определения условий залегания
и опробования.
Для перспективной оценки залежей необходимо хотя бы примерно
определить их размеры, форму, условия залегания и качество полезного
140
ископаемого. Прогнозные данные по этим параметрам можно получить
исходя из геологических сведений и из интенсивности, размера и осо-
бенностей геофизических и геологических аномалий, рудный характер
которых надежно установлен. Однако для получений более обоснован-
ных оценочных показателей необходимо вскрывать и прослеживать
залежь горными или буровыми выработками.
При малой мощности (до 3 м) перекрывающих рыхлых отложе-
ний, пологом или горизонтальном рельефе и крутом угле падения руд-
ных тел эта задача выполняется путем проходки канав или закопушек,
задаваемых вкрест простирания рудных тел. Глубина выработок опре-
деляется мощностью покрывающих отложений и величиной выветре-
лой части рудных тел. Для получения надежных данных об элементах
залегания и для отбора более или менее представительных проб необ-
ходимо, чтобы выработки вскрывали рудные тела по меньшей мере на
0,2—0,5 м, а при изучении руд, резко изменяющихся в поверхностных
условиях, и на большую глубину. Длина выработок (канав) определя-
ется мощностью рудных тел. При этом необходимо вскрывать и изучать
контакты рудных тел с вмещающими породами, для чего выработки
продолжают на 0,5—1 м за пределы рудных тел. При изучении мощных
и мало изменчивых рудных тел с целью экономии средств и времени
иногда целесообразно использовать неглубокие шурфы, располагаемые
по линиям вкрест предполагаемого простирания рудных тел.
При таких же условиях рельефа и малой мощности наносов, но при
пологом падении рудных тел для прослеживания последних целесооб-
разно вместо канав проходить шурфы, так как горизонтальные выра-
ботки (канавы) иа большом протяжении будут вскрывать одну и ту же
часть рудного тела, а шурфы вскроют рудное тело в направлении, близ-
ком к его истинной мощности, т. е. в направлении наибольшей изменчи-
вости рудного тела. Расстояния между шурфами по линиям определя-
ются углом падения рудного тела.
Во всех этих случаях расстояния между линиями канав или шурфов
определяются протяженностью рудных тел по простиранию и предпо-
лагаемой степенью их изменчивости (формы, условий залегания, ка-
чества полезного ископаемого). На этом этапе изучения обычно бывает
достаточно пересечь рудное тело по простиранию тремя-четырьмя ли-
ниями выработок. При изучении залежей небольшой протяженности
(80—100 м), характеризующихся сильной изменчивостью какого-либо
показателя (например, содержания полезных компонентов) и значи-
тельной ценностью полезного ископаемого (например, тела слюдонос-
ных пегматитов, кварцевые хрусталеносные жилы и т. п.), необходимо
пересечь их в трех-четырех местах. Тогда как при поисках пластов ис-
копаемых углей, которым свойственны большая протяженность и малая
изменчивость основных показателей, расстояния между линиями пересе-
чения исчисляются километрами. При увеличении изменчивости залежи
проходят дополнительные линии.
При большей мощности перекрывающих пород (более 10 м) для'
вскрытия и прослеживания рудных тел проходят шурфы или буровые
скважины. Шурфы в этих условиях используются лишь тогда, когда
опробование по скважинам не может дать представления о качестве
полезного ископаемого, например при изучении месторождений, каче-,
ство которых определяется техническими свойствами (оптическое сырье
и др.). В большинстве случаев в этих условиях экономически более
выгодно проходить буровые скважины. Последние задаются по разве-
дочным линиям, расположенным вкрест простирания рудных тел, как
и выработки при малой мощности наносов. При горизонтальном или
пологонаклонном (угол падения до 45°) залегании рудного тела прохо-
дят вертикальные скважины с расчетом подсечения его висячего и ле-
жачего бока.
141
При крутом залегании (угол падения от 45 до 90°) рудных тел
почти всегда более целесообразно изучать их с помощью наклонных
скважин. Последние задают со стороны висячего бока рудного тела
с учетом пересечения последнего в направлении, близком к его истин-
ной мощности. Число скважин для пересечения рудного тела зависит
от его мощности, а также от технической и экономической целесооб-
разности.
Следует подчеркнуть, что при изучении рудных тел, залегающих
под мощными наносами, в последних (по скважинам или шурфам)
должны быть отобраны геохимические пробы. Данные такого опробова-
ния позволяют судить о близости рудных тел и, следовательно, могут
быть использованы при выборе места заложения следующей вы-
работки.
При поисках и первоначальном изучении «слепых» и перекрытых
дочетвертичными коренными породами залежей полезных ископаемых
используются в основном буровые скважины. Они задаются на основе
геологического анализа, а также с учетом геофизических и геохимиче-
ских данных. Заложение скважин, их взаимное расположение и густота
сети определяются в основном теми же положениями, что и при изуче-
нии залежей, расположенных под наносами.
При опробовании на стадии детальных поисков необходимо руко-
водствоваться следующими основными положениями.
1. Необходимо получить материалы для комплексной оценки каче-
ства полезного ископаемого. Поэтому обязательно должно быть про-
ведено минералогическое, химическое, техническое и лабораторное
технологическое изучение полезного ископаемого.
2. Следует стремиться к полной представительности проб, приме-
нять отбор проб бороздовым, а иногда и валовым способом. Неправиль-
но на данном этапе брать химические пробы штуфным способом, так
как это приводит нередко к значительным ошибкам.
3. Пробы должны отбираться по возможности из руд, не затрону-
тых процессами выветривания. Степень изменения руд должна учиты-
ваться и документироваться.
4. Химическому анализу поисковых проб обязательно должен пред-
шествовать спектральный их анализ на все компоненты, которые могут
представить интерес.
5. Следует использовать геофизические данные (магнитометрии,
радиометрии), позволяющие судить о качестве руд.
7. ПОИСКОВО-ОЦЕНОЧНЫЕ РАБОТЫ
В результате выполнения поисковых работ требуется обоснованно
ответить на вопрос — заслуживает ли выявленное рудопроявление по-
становки разведочных работ или промышленные перспективы его на-
столько малы, что проведение дальнейших исследований нецелесо-
образно.
Такая оценка производится путем сравнения основных геолого-
промышленных параметров найденных объектов с основными требова-
ниями народного хозяйства к промышленным месторождениям. Задача
оценки месторождения по поисковым данным сложна, во-первых, из-за
очень небольшого количества фактических данных о месторождении,
а во-вторых, потому, что вблизи поверхности, в зоне выветривания, про-
исходят значительные изменения условий залегания, мощности рудных
тел, физического состояния, минерального и химического состава и
свойств полезного ископаемого.
Процессы выветривания протекают с разной интенсивностью и
имеют неодинаковый характер в зависимости от глубины, что приводит
к образованию в различной степени измененных зон, сменяющих одна
142
другую по вертикали. Вторичная вертикальная зональность различна
для разных полезных ископаемых. Вторичные изменения полезных ис-
копаемых в зоне выветривания рассматриваются в курсе геологии
месторождений полезных ископаемых и здесь на нем мы не будем оста-
навливаться.
Для обоснования перспективной оценки и проектирования разведоч-
ных работ необходимо собрать следующие материалы.
1. Географо-экономическая характеристика района месторождения:
местоположения обнаруженных объектов, сведения об орогидрографии
района, климате, степени экономической освоенности — краткие данные
о сельском хозяйстве, промышленности, возможности найма рабочей
силы, наличии электроэнергии, топлива, крепежного материала, а также
о наличии и состоянии транспортных путей.
2. Характеристика рельефа поверхности месторождения (необхо-
димо иметь обзорную топографическую карту района и карту месторож-
дения в таком масштабе, чтобы на них можно было отразить несводи-
мые особенности рельефа).
3. Схематическая геологическая карта месторождения, а также
отдельных рудных тел в достаточно крупном масштабе с изображени-
ем главных элементов, характеризующих месторождение и отдельные
рудные тела.
Иногда целесообразно иметь геологические карты не одного, а двух
масштабов: одну для месторождения в таком масштабе, чтобы на ней
были показаны расположение выходом всех обнаруженных рудных тел,
данные шлихового и металлометрического пробования, а также основ-
ные рудоносные структуры или благоприятные рудовмещающие породы;
вторую — схематическую геологическую карту для отдельных рудных
тел или серий сближенных тел. Масштабы таких карт должны быть
достаточно крупные, позволяющие показать на них особенности строе-
ния рудных тел.
На этой подстадии поисков размеры рудных тел, их положение
в пространстве, а следовательно и объем заключенных в них руд опре-
деляют путем непосредственного измерения их на поверхности или на
основе данных по выработкам (буровым скважинам), вскрывающим
рудные тела. При этом необходимо учитывать возможность изменения
мощности, морфологии и элементов залегания рудных тел, вызываемых
процессами, происходящими в приповерхностных их частях.
Однако по данным измерения приповерхностных частей рудных тел
возможно получение в лучшем случае лишь двух измерений. Выясне-
ние третьего измерения, т. е. суждение о протяженности рудных тел или
месторождения в целом на глубину, представляет собой более сложную
задачу, так как на этапе поисков выработок, прослеживающих рудные
тела на глубину, как правило, не проходят, лишь иногда задают еди-
ничные скважины.
Для этой цели используются геофизические и геохимические дан-
ные с учетом геологических факторов и аналогии по однотипным мес-
торождениям.
Определение протяженности месторождения на глубину основано
на геологическом прогнозе. Для обоснования прогноза важно выяснить
геолого-структурное положение месторождения (приуроченность к оп-
ределенным разрывным или складчатым структурам), связь с опреде-
ленным литолого-фациальным составом вмещающих пород, стратигра-
фическое положение и др. На основе этих сведений, а также с учетом
вещественного состава месторождения важно правильно определить по
аналогии с известными месторождениями геолого-промышленный тип
данного месторождения.
Большое значение для определения протяженности месторождения
на глубину имеет установление глубины эрозионного среза. Последняя
143
представляет собой расстояние от современного эрозионного среза до
верхней предполагаемой границы рудного тела. Способы определения
этой величины разработаны еще очень несовершенно. Однако это на-
правление исследований весьма перспективно, и сейчас уже по ряду
месторождений имеются положительные результаты.
Так, в ряде рудных районов Средней Азии и Приморья установлена
приуроченность полиметаллического оруденения к определенным лито-
лого-стратиграфическим горизонтам. Подавляющая часть полиметал-
лических месторождений расположена здесь в карбонатных породах на
контакте их с эффузивами, поэтому выявление полиметаллической ми-
нерализации в эффузивных породах может свидетельствовать о незна-
чительной глубине эрозионного среза данного рудного поля.
По данным В. Г. Соловьева, примером служит открытие в При-
морье рудного тела на глубине 600 м от поверхности земли, располо-
женного на контакте известняков с эффузивными породами. На поверх-
ности земли в последних отмечалась лишь незначительная полиметал-
лическая минерализация.
Важную помощь в определении протяженности оруденения иа глу-
бину может оказать анализ рудоконтролирующих структур. Так, если
установлено, что в исследуемом районе флюоритовое оруденение рас-
положено на контакте известняков с вышележащими сланцами и при-
урочено к антиклинальным перегибам складок, то наличие на поверх-
ности земли маломощных прожилков флюорита над антиклиналями
указывает на возможность нахождения основного оруденения в замке
складки на контакте нижележащих известняков со сланцами.
Для определения глубины эрозионного среза месторождения ис-
пользуется вертикальная зональность. Последнюю можно установить
по изменениям в вертикальном направлении:
— минерального и химического состава рудообразующих мине-
ралов;
— содержания элементов-примесей в основных минералах;
— формы кристаллов минералов;
— физических свойств отдельных минералов.
О небольшой глубине эрозионного среза месторождений свиде-
тельствуют, в частности, «безрудные» баритовые, кальцитовые, флю-
оротвые жилы, развитые на верхних горизонтах полиметаллических
месторождений Карамазара, Казахстана, Салаира, Рудного Алтая,
Кавказа.
Для определения уровня эрозионного среза используется верти-
кальная зональность в изменении минерального состава рудных тел.
Так, для некоторых месторождений Приморья, Рудного Алтая, Кавказа
установлен переход с глубиной свинцово-цинковых руд в медно-железо-
цинковые.
В. Г. Соловьев, а позднее С. Н. Гольдберг предложили для опреде-
ления глубины эрозионного среза рудных тел использовать измене-
ния значений физических свойств (плотности микротвердости, термо-
электродвижущей силы, температуры гомогенизации газожидких вклю-
чений и т. п.) и химического состава минералов. По данным этих ис-
следователей, в Чаткало-Кураминской рудной зоне содержание сурьмы
в галените закономерно изменяется с глубиной от 0,5—0,05% на верх-
них горизонтах до 0,05% и менее на нижних. На месторождениях Чал-
Ата, Учкатлы и других содержание вис^мута в галените на верхних го-
ризонтах составляет 0,005—0,01 %, а иа нижних — увеличивается до 0,5—
1%. В ряде месторождений установлено уменьшение плотности галени-
та с глубиной; с увеличением глубины несколько уменьшаются термо-
электродвижущая сила и микротвердость галенита.
Температура гомогенизации газожидких включений в галените
увеличивается с глубиной для разных месторождений от 3 до 20 м на
144
1°С; для большей части месторождений она не превышает 5—6 м
на 1°С.
Подобные закономерности в изменении физических свойств и хи-
мического состава установлены В. Г. Соловьевым и для ряда других
рудных минералов (пирита, сфалерита и т. п.).
Указанные методы для определения глубины эрозионного среза
рудных тел, несомненно, являются эффективными, и дальнейшие ис-
следования в этом направлении весьма перспективны. На современном
уровне изученности эти показатели должны проверяться геофизиче-
скими исследованиями, а иногда и буровыми скважинами.
Для оценки эрозионного среза рудных тел представляет интерес
кристалломорфологический метод, разработанный Н. 3. Евзиковой.
При исследовании оловорудных месторождений Дальнего Востока ус-
тановлено наличие трехмерной кристалломорфологической зональности
Рис. 29. Эволюция кристаллов касситерита.
I—V — типы кристаллов
рудных тел по касситериту. Эта зональность обусловлена изменением
формы кристаллов во времени и соответственно в пространстве. Рекон-
струкция формы кристаллов по наблюдениям в зонально-секториальных
кристаллах свидетельствует о том, что первоначальная форма кристал-
лов определялась гранями тетрагональных дипирамид {111}, {552},
{771}, поэтому кристаллы имели изометрический или копьевидный га-
битус. В дальнейшем грани дипирамид были вытеснены гранями пина-
коида {001} и тетрагональной призмы {ПО}, вследствие чего кристал-
лы приобрели бочонковидный габитус. В последующее время пинакоид
вытеснялся гранями дипирамид {111} нового зарождения, а призма
{НО} сменялась призмой {100}, что придавало кристаллу столбчатый
габитус. Еще позднее появились грани {101} и {321}, а в зоне призм—
грани {210}, {430}, {540} и др. Габитус кристаллов становится иголь-
чатым (рис. 29).
На основании вышеизложенного кристаллы касситерита разделены
на пять кристалломорфологических типов, соответствующих пяти ста-
диям изменения их роста.
I тип — комбинации тетрагональных дипнрамид при отсутствии
граней пинакоида и призм.
II тип — комбинации тетрагональных дппирамид с пинакоидом при
отсутствии или слабом развитии призм.
III тип — комбинации пинакоида с тетрагональными призмами при
отсутствии или слабом развитии дппирамид.
IV тип—-комбинации тетрагональных призм с тетрагональными
дипирамидами при отсутствии пинакоида и слабом развитии дитетраго-
нальных призм.
V тип — комбинации дитетрагональных призм с дитетрагональными
дипирамидами при отсутствии пинакоида и слабом развитии тетраго-
нальных призм и дипирамид.
Для оловорудных месторождений и рудопроявлений Дальнего Вос-
тока установлено, что направленность эволюции формы кристаллов от
1 типа к V типу не нарушается. Во всех случаях для ранних стадий об-
разования отмечается преобладание кристаллов I и II типов, а на позд-
10 Зак. 321 145
них стадиях — IV и V типов. Эволюция эта установлена в следующих
направлениях:
— вкрест простирания — от слабоизмененных вмещающих пород
к центру рудного тела;
— по восстанию — от нижних частей рудных тел к верхним;
— по простиранию — от флангов к рудным столбам.
Важное подчеркнуть, что кристалломорфологическая зональность
не зависит от абсолютной отметки положения рудного тела и от его
абсолютных размеров. Используя выявленные закономерности, Н. 3. Ев-
зикова разработала методику определения уровня эрозионного среза
рудных тел и их оконтуривания. С этой целью отбирают пробы руды
(это могут быть части обычных химических проб) и промывают их до
серого шлиха. Пробу шлиха подвергают грохочению, при котором отби-
рают рабочую фракцию с крупностью зерен 0,25—1,00 мм.
Выделенную фракцию объемом 20 см3 подвергают обжигу в муфель-
ной печи при температуре 800° С в течение 15 мин. После этого магни-
том отделяют термомагнитную фракцию; нетермомагнитную фракцию
обогащают гравитацией в бромоформе.
Касситерит из полученного концентрата изучают в полевых усло-
виях с помощью бинокулярной лупы — отбирают зерна с сохранив-
шейся огранкой. Последние в зависимости от особенностей огранки раз-
деляют на пять групп (кристалломорфологических типов); подсчиты-
вают число кристаллов в каждой группе (типе). Результаты такого
опробования заносят в журнал по форме, приведенной в табл. 33.
Таблица 33
Результаты кристалломорфологического опробования
№ п/п № пробы Место взятия Интервал опробования, м Число (числитель) и процентное содержание (знаменатель) разнотипных кристаллов
1 п in IV V
1 256 Канава 76 0-5,5 0 2 6 4 1
2 15,3 46 31 7,7
2 273 Скв. 21 12,3—13,4 2 2 2 2 0
16,7 16,7 49,9 16,7 0
Затем составляют шкалу кристалломорфологической балльности.
При этом процентное содержание кристаллов I и II типов, характери-
зующих нижнюю или боковую части рудных тел и образовавшихся в
ранние периоды, берется с отрицательным знаком, а содержание кри-
сталлов IV, V типов и более поздних, образовавшихся в поздние перио-
ды, берется с положительным знаком; содержание кристаллов III типа
принимается нейтральным и в подсчетах не участвует. Процентные со-
держания кристаллов ранних и поздних типов алгебраически склады-
ваются. При таком подсчете соотношения кристалломорфологических
типов кас