46. Основные методы и требования при крупномасштабных геологических съемках.
Основные методы крупномасштабных геологических съемок. Обычно крупномасштабная геологическая съемка проводится на площади, уже покрытой ранее геологической съемкой масштабов 1:50 000, 1:100 000 или 1:200 000. Поэтому выбор площади для крупномасштабной съемки и ее границы устанавливаются достаточно точно в зависимости от геологической позиции и размеров месторождений полезных ископаемых, предполагаемых в пределах перспективных участков.
Съемка может выполняться любым из известных методов: поперечными маршрутами, прослеживанием маркирующих горизонтов по простиранию или сплошным картированием обнажений по площади. Выбор метода зависит от структуры участка и степени его обнаженности. Нередко бывает целесообразно совмещение двух методов съемки. При хорошей обнаженности возможно непосредственно прослеживание всех важнейших элементов структуры рудного поля и тогда предпочтение может быть отдано методу прослеживания маркирующих горизонтов. Напротив, при большой мощности наносов более целесообразен метод поперечных маршрутов или сплошное картирование естественных и искусственных обнажений — картировочных скважин, канав и шурфов.
Крупномасштабная геологическая съемка производится на топографической основе, которая должна отвечать установленным требованиями по точности и содержанию. В практике имеют место два способа использования топографической основы при крупномасштабном картировании: 1) геологическое картирование на ранее составленной топографической основе; 2) одновременное составление топографической и геологической карт.
При первом способе обнажения геологические границы и другие геологические элементы наносят на готовую топографическую карту непосредственно без дополнительных инструментальных привязок, опираясь на ориентиры, имеющиеся на топографической карте. Когда геологический пункт отстоит на значительном расстоянии от топографического ориентира, его наносят на карту после измерения расстояния между пунктом и ориентиром рулеткой, а азимута — горным компасом. Только в некоторых случаях требуется инструментальное определение местоположения на карте отдельных пунктов геологических наблюдений (на маркирующем горизонте, на контуре рудного тела). Инструментальное определение (привязка) совершенно необходимо для устьев буровых скважин или подземных горных выработок.
Второй способ состоит из следующих трех последовательных этапов совместного ведения топографических работ и геологических наблюдений:
1. Одновременно производятся разбивка опорной топографической сети топографом и осмотр обнажений с составлением структурно-геологической схемы участка геологом.
2. Проводится топографическая съемка с одновременным геологическим исследованием и описанием важнейших пунктов наблюдений, которые привязываются инструментально в процессе совместной работы.
3. Производится увязка топографических измерений и геологических наблюдений и совместное составление топографической основы с нанесением на нее геологических данных.
Современное геологическое картирование состоит из цикла разнородных наблюдений — минералого-петрографических, геохимических и геофизических, которые затем сопоставляются и позволяют получить наиболее обоснованное представление о структуре выявленных месторождений. Полевые работы при крупномасштабной съемке состоят, прежде всего, в описании естественных обнажений на картируемой площади. По этим описаниям составляется схематическая геологическая карта, которая служит основой для проведения других исследований уже с точной инструментальной привязкой пунктов наблюдений и для заложения скважин картировочного бурения или расчисток.
47. Геофизические методы, применяемые в процессе поисково-оценочных работ на разных морфологических типах месторождений. Типы месторождений и геофизические методы, применяемые в процессе поисково-оценочных работ
Для определения типа найденного месторождения важно получить хотя бы приблизительные представления о формах тел полезных ископаемых, об их пространственном положении и о характере контактов с вмещающими породами. Эти представления иногда можно получить при помощи геофизических методов.
Пластовые и пластообразные месторождения крупных размеров могут быть выявлены геофизическими методами при достаточно благоприятных условиях по их физическим свойствам и залеганию.
Месторождения с крутым падением пластов, выходящие на поверхность и прикрытые рыхлыми отложениями значительной мощности, могут быть обнаружены и выделены по линейным аномалиям на площади поисково-оценочных работ. В зависимости от физических свойств полезного ископаемого и вмещающих горных пород для этого могут быть применены магнитометрия, гравиметрия, электрическое профилирование, радиометрия.
Пример магнитной аномалии над выходом медно-никелевого тела показан на рис. 21. Анализ изменений вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности магнитного поля позволяет определить приблизительно мощность магнитного тела по профилю, угол падения и глубину залегания от дневной поверхности.
По результатам геофизических исследований при получении четких аномалий составляются карты выходов пластов под наносами, которые служат основанием для заложения впоследствии разведочных выработок.
Пологозалегающие пласты и свиты пластов могут обнаруживаться методами, способными фиксировать горизонтальные или слабонаклонные границы раздела в слоистых толщах: ВЭЗ (рис. 26) и сейсмометрией. Для установления границ распространения пологой залежи или серии залежей иногда может быть полезно магнитометрическое или гравиметрическое профилирование, если контур месторождения достаточно четкий и вмещающие породы существенно отличаются по магнитности или плотности.
Рис. 26. Кривая ВЭЗ, выделяющая известковистый горизонт высокого сопротивления (по Ю.В. Якубовскому и Л.Л. Ляхову).
ρ даны в Ом×м
Положительные результаты геофизических исследований в отношении выявления и приблизительного оконтуривания пологих пластовых и пластообразных месторождений достигаются чаще в толщах молодых слабо метаморфизованных отложений. В древних метаморфических толщах выделение залежей затруднено ввиду незначительных различий в физических свойствах пород, слагающих такие толщи.
Массивы, штокверки и другие месторождения, близкие к изометричным, обладающие большими размерами во всех трех измерениях пространства, во многих случаях благоприятны для применения геофизических методов при поисково-оценочных работах.
Массивы кристаллических горных пород, являющиеся полезным ископаемым или несущие в своих пределах скопление ценных минералов (слюды, редкие металлы), обычно выделяются среди окружающих горных пород повышенной плотностью и магнитной восприимчивостью. Поэтому оконтуривание кристаллических массивов может выполняться методами гравиметрии и магнитометрии. Интрузивы кислого состава в толщах древних метаморфических пород — гнейсов и кристаллических сланцев — выделяются благодаря пониженным плотностям и повышенной радиоактивности. Интрузивы основного состава, напротив, дают более интенсивные магнитные аномалии. По этим признакам могут приближенно оконтуриваться месторождения вкрапленных медно-никелевых руд в ультраосновных породах, штокверковые месторождения в гранит-порфирах и другие им подобные, если вмещающие породы отличаются по физическим свойствам от рудоносных интрузивов.
Соляные купола и штоки успешно выявляются и оконтуриваются гравиметрической съемкой. На таких месторождениях применимо также электрическое зондирование с целью определения глубин распространения соляных залежей, так как каменная соль обладает весьма высоким электрическим сопротивлением. Над залежами магнезита устанавливаются настолько четкие магнитные аномалии, что по ним оказывается возможным определить не только форму и элементы залегания рудного тела, но и приблизительно выяснить качество руд. На месторождениях хромита выявляются гравитационные аномалии, отображающие линзовидные формы тел и дающие представления об условиях их залегания. Однако во многих случаях выходы рудных тел могут быть обнаружены под покровом рыхлых отложений только путем комбинированных исследований разными геофизическими методами. Так, богатые железные руды КМА не выделяются каким-либо одним методом. Только комплексные гравиметрические, магнитометрические и сейсмометрические работы позволили выявить и оконтурить рудные залежи на значительной глубине (рис. 27). На Лебединском месторождении КМА сейсмометрическими работами по методу преломленных волн была определена подошва верхней обогащенной части железистых кварцитов. Магнитометрия дала зону пониженных значений магнитной восприимчивости в местах залегания мартитовых руд. Гравиметрия в той же зоне показала наиболее высокие плотности, отвечающие лежащим здесь слабомагнитным рудам.
Рис. 27. Результаты комплексных геофизических исследований над Лебединской залежью железных руд КМА (по Л.И. Дюкову).
1 - подошва рудного тела по данным сейсмометрии; 2 - подошва рудного тела по данным разведочного бурения; 3 - железные руды; 4-7 - различные типы метаморфических сланцев. Кривые: 8 - приращения магнитного поля; 9 - магнитной восприимчивости
Жилы и маломощные пласты средних и малых размеров, являющиеся самыми распространенными объектами исследований в процессе поисково-оценочных работ, обнаруживаются и приблизительно оконтуриваются различными геофизическими методами.
Жилы и маломощные пласты полезных ископаемых в отношении их физических свойств можно подразделить на типы: 1) жилы, плохо проводящие электрический ток; 2) жилы с высокой электропроводностью; 3) тонкие пласты с высокой электропроводностью; 4) жилы, обогащенные магнитными минералами; 5) немагнитные жилы; 6) жилы радиоактивные.
К первому типу относятся пегматитовые и кварцевые жилы с удельным электрическим сопротивлением в несколько тысяч ом-метров. Они выделяются при поисково-оценочных работах методом электрического профилирования и методом отношения потенциалов (ИЖ).
Второй тип представлен рудными жилами с минералами, обладающими хорошей электропроводностью. Выходы таких жил под наносами обнаруживаются методами электрического профилирования.
К третьему типу принадлежат тонкие пласты антрацита, обладающие высокой электропроводностью. Они прослеживаются методом заряженного тела. В этих случаях применим также метод естественного электрического поля.
К четвертой группе относятся жилы с пирротином и магнетитом, характеризующиеся высокой магнитной восприимчивостью. Они отчетливо выделяются в профилях детальной магнитной съемки (рис. 28).
Рис. 28. Графики изменения потенциала естественного электрического поля (1) и приращения вертикальной составляющей напряженности магнитного поля (2) над рудной жилой (по А.П. Соловову)
В пятый тип входят кварцевые и другие жилы, а также зоны рассланцевания и серицитизации среди горных пород повышенной магнитности. Такие жилы и зоны выделяются по пониженным значениям магнитной восприимчивости.
Шестой тип включает разнообразные по минеральному составу и генезису рудные жилы, небольшие дайки и зоны рассланцевания, обогащенные радиоактивными минералами. Радиоактивные жилы могут быть обнаружены эманационной съемкой или гамма-съемкой.
Нефть и газ накапливаются в определенных тектонических структурах. Для их выявления и расчленения геологического разреза с выделением пластов горных пород, благоприятных для накопления нефти и газа (коллекторов), широко применяются геофизические методы.
Наиболее эффективным методом выявления нефтегазоносных структур является сейсмометрия. Метод отраженных волн обычно предшествует бурению структурно-поисковых скважин на нефть и газ.