Использование геофизических методов при картировании рудных полей и месторождений.

Минералого-технологическое картирование.

Осуществляется с целью выявления и геометризации в пространстве особенностей состава руд, влияющих на технологию их переработки. Последовательность оценки технологических свойств руд:

-Минералогическое картирование руд

-По данным минералогического картирования выделяются блоки с различными природными типами руд.

-Из каждой разновидности руд отбираются малые технологические пробы весом в 50-100 кг и в лабораторных условиях моделируется их переработка по схеме, принятой на фабрике. Затем по каждой разновидности руд вычисляются усредненные технологические характеристики сортов руд.

-Поскольку число отобранных технологических проб ограничено, составляются уравнения множественной регрессии, связывающие технологические параметры руд с особенностями их минерального состава.

-Используя данные минералогического картирования и уравнения регрессии выделяют сортовые блоки руд, из которых отбирают промышленные и полупромышленные технологические пробы весом в несколько тонн и проводят их переработку на фабрике.

Результатом технологического картирования является геолого-технологическая карта («сортовик»)

В технологическом процессе обогащения руд происходит разделение массы руды на концентрат и хвосты с помощью методов, основанных на различии физических, химических и других свойств минералов. Эти свойства, влияющие на технологию переработки руд, являются предметом изучения специальной отрасли знания – технологической минералогии.

В целом, в течение циклов изучения и освоения месторождения в последовательности прогноз – поиски – оценка – разведка – добыча – рудоподготовка – обогащение – доводка – химико-металлургический передел значимость знаний о технологических свойствах минералов постоянно возрастает.

В технологическом процессе обогащения руд происходит разделение массы руды на концентрат и хвосты с помощью методов, основанных на различии физических, химических и других свойств минералов. Эти свойства, влияющие на технологию переработки руд, являются предметом изучения специальной отрасли знания – технологической минералогии.

В целом, в течение циклов изучения и освоения месторождения в последовательности прогноз – поиски – оценка – разведка – добыча – рудоподготовка – обогащение – доводка – химико-металлургический передел значимость знаний о технологических свойствах минералов постоянно возрастает.

Использование геофизических методов при картировании рудных полей и месторождений.

1. Использование геофизических методов при картировании рудных полей и месторождений.

· Магниторазведка

· Гамма-спектрометрия

· Электроразведка

· Сейсморазведка

· Гравиразведка

Магнитометрическая или магнитная разведка (магниторазведка) — это геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли. Земля, как космическое тело определенного внутреннего строения, генерирует постоянное магнитное поле, называемое нормальным или первичным. Многие горные породы и руды обладают магнитными свойствами и способны под воздействием этого поля приобретать намагниченность и создавать аномальные или вторичные магнитные поля. Выделение этих аномальных полей из наблюденного или суммарного геомагнитного поля, а также их геологическое истолкование является целью магниторазведки.От других методов разведочной геофизики магниторазведка отличается наивысшей производительностью, особенно в аэроварианте. Кроме того, магниторазведка не только является эффективным методом поисков и разведки железных руд. Она широко применяется при геологическом картировании, структурных исследованиях, поисках разнообразных полезных ископаемых.

По магнитным свойствам все вещества делятся на три группы: диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

Основными методами магниторазведки являются полевые (наземные, пешеходные или автомобильные), воздушные (аэромагниторазведка), морские (гидромагнитные) съемки, а также подземные и скважинные наблюдения. По решаемым геологическим задачам различают следующие виды магнитных съемок:

а) региональные (аэромагнитные и гидромагнитные), выполняемые в масштабах 1: 200 000 и мельче и предназначенные для изучения глубинного геологического строения крупных территорий суши и акваторий;

б) картировочные (аэромагнитные и полевые), проводимые в масштабах 1: 100000-1: 50000 и применяемые для решения задач геологического картирования с оценкой перспективности изучаемых площадей на железорудные и другие полезные ископаемые;

в) картировочно-поисковые (как правило, полевые), предназначенные для крупномасштабного геологического картирования (масштабы 1: 50000 -1: 10000), а также непосредственных поисков железорудных и других полезных ископаемых;

б) картировочные (аэромагнитные и полевые), проводимые в масштабах 1: 100000-1: 50000 и применяемые для решения задач геологического картирования с оценкой перспективности изучаемых площадей на железорудные и другие полезные ископаемые;

в) картировочно-поисковые (как правило, полевые), предназначенные для крупномасштабного геологического картирования (масштабы 1: 50000 -1: 10000), а также непосредственных поисков железорудных и других полезных ископаемых;

г) поисково-разведочные и детальные (полевые, подземные и скважинные), при которых работы проводят в масштабах 1: 10000 и крупнее и решают задачи выявления рудных тел, оценки их размеров, формы, положения, намагниченности.

Электроразведку применяют для решения практически всех задач, для которых используют и другие геофизические методы. С помощью естественных переменных полей космического происхождения разведывают земные недра до глубин около 500 км и ведут изучение осадочных толщ, кристаллических пород, земной коры, верхней мантии. Электромагнитные зондирования используют при глубинных и структурных исследованиях, поисках нефти и газа. Электромагнитные профилирования применяют при картировочно-поисковых съемках, поисках рудных, нерудных полезных ископаемых и угля. Подземные методы служат для разведки рудных месторождений.

Применение отдельных методов профилирования:

Метод естественного электрического поля (ЕП или ПС) применяют:

1) при поисках и разведке сульфидных месторождений, антрацита, графита на глубинах до 300-500 м;

2) при геологическом картировании наносов небольшой мощности;

3) при выявлении мест утечек воды из рек, водохранилищ (по минимумам потенциалов) и подтока подземных вод (по максимумам потенциалов);

4) для изучения коррозии трубопроводов, других подземных металлических сооружений.

При подземных работах можно применять большинство методов полевых электромагнитных зондирований и профилирований. Однако особенности измерений в горных выработках и скважинах требуют применения специальной аппаратуры, методики, теории и приемов интерпретации.

Благодаря возбуждению поля вблизи уже обнаруженных полезных ископаемых удается проводить объемное изучение и просвечивание массивов пород. Это повышает глубинность и эффективность электроразведки на этапах детализационных исследований месторождений полезных ископаемых. Наибольшее применение подземные методы электроразведки находят при разведке и эксплуатации рудных месторождений. Электромагнитные свойства минералов и горных пород:

Удельное электрическое сопротивление ρ изменяется для горных пород и руд в очень широких пределах: от 10^-5 до 10¹⁵Ом· м.

Для минералов-диэлектриков (кварц, слюды, полевые шпаты и др.) характерны очень высокие сопротивления (10¹²-10¹⁵Ом· м).

Минералы-полупроводники (карбонаты, сульфаты, галоиды и др.) отличаются высокими сопротивлениями (10⁴-10⁸Ом· м).

Глинистые минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.) характеризуются достаточно низкими сопротивлениями (ρ < 10⁴Ом· м).

Рудные минералы (самородные, некоторые оксиды) очень хорошо проводят ток (ρ < 1 Ом· м).

Гравиразведка - это геофизический метод исследования строения литосферы, поисков и разведки полезных ископаемых, базирующийся на изучении гравитационного поля Земли. Основным измеряемым параметром этого метода является ускорение свободного падения

В задачи гравиразведки входят измерения значений параметров поля силы тяжести, выделение аномальных составляющих гравитационного поля и их геологическая интерпретация.

От других геофизических методов гравиразведка отличается сравнительно большой производительностью полевых наблюдений и успешно применяется при решении самых различных геологических задач с глубинностью исследований от нескольких метров (при разведке окрестностей горных выработок) до десятков километров (при определении мощности земной коры и литосферы).

По решаемым геологическим задачам и масштабу съемок различают региональную гравиразведку, предназначенную для получения сведений о глубинном строении крупных территорий, и детальную, выполняемую в масштабах от 1: 100000 до 1: 10000, направленную на выявление рудоконтролирующих структур, поиски и разведку месторождений.

По характеру расположения точек наблюдения на гравиметрическая съемка может быть профильной (маршрутной) и площадной.

В результате съемки строят вначале графики (кривые) аномалий Буге Δ g_Б. Затем строят гравитационные карты в изолиниях Δ g_Б или изоаномалы.

Сейсморазведка – геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний - сейсмических волн. Этот метод основан на том, что скорость распространения и другие характеристики сейсмических волн зависят от свойств геологической среды, в которой они распространяются: от состава горных пород, их пористости, трещиноватости, флюидонасыщенности, напряженного состояния и температурных условий залегания.

Неоднородность геологической среды проявляется в отражении, преломлении, рефракции, дифракции и поглощении сейсмических волн. Изучение различных типов волн с целью выявления и количественной оценки свойств геологической среды - составляет содержание методов сейсморазведки и определяет их разнообразие.

Методика сейсморазведки основана на изучении времени пробега различных волн от пункта их возбуждения до сейсмоприемников, улавливающих скорости смещения почвы и интенсивности волн.

В результате интерпретации этих данных можно определить глубины залегания сейсмогеологических границ, их падение, простирание, скорости волн, а используя геологические данные, установить геологическую природу выявленных границ.

Изучение распределения полученных сейсмических параметров в пространстве и сопоставление их с данными скважинных исследований и геологическими фактами составляет основу прогнозирования геологического разреза. В процессе такого комплексного анализа материалов сейсмические характеристики используют для определения состава, строения, условий осадконакопления, типа изменений, возраста и, в конечном счете, истории развития района.

По результатам проведения сейсморазведки на изучаемой площади строят систему сейсмических разрезов. Сетка профилей, покрывающих площадь, позволяет построить структурные карты по отражающим границам.

При поисках нефти и газа этот подход составляет основу метода прямых поисков, при котором непосредственно указывается, в каком интервале глубин и где на площади имеются скопления углеводородов, и оконтуриваются обнаруженные залежи.

Помимо этого, сейсморазведка, прежде всего, в варианте акустического каротажа скважин, применяется при картировании угольных и других месторождений стратиформного типа, при картировании рудовмещающих структур, при решении инженерно-геологических задач.

Радиоактивность горных пород и руд тем выше, чем больше концентрация в них естественных радиоактивных элементов семейств урана, тория, а также калия-40. По радиоактивности (радиологическим свойствам) породообразу-ющие минералы подразделяют на четыре группы.

1. Низкой активности (до 3, 65 Бк/кг) – кварц, кальцит, доломит, сидерит, ангидрит, гипс, каменная соль.

2. Средней активности (3, 65 - 36, 5 Бк/кг) – лимонит, барит, магнетит, турмалин, корунд, гранат, роговая обманка.

3. Повышенной активности (36, 5 - 365 Бк/кг) – слюда, глины, полевые шпаты, калийные соли, апатиты, глаукониты, трапелы, каолин, гидрослюды, глинистый бентонит, обсидиан, сильвин.

4. Очень высокой активности (> 365 Бк/кг) – циркон, монацит, ортит и др.

Радиометры или спектрометры с помощью стандартных образцов (эталонов) гамма-излучения периодически градуируют. Это необходимо для определения цены деления шкал интегральной или спектральной радиоактивности.

Применение гамма-спектрометрии

при картировании рудных полей и месторождений

а) картирование радиоактивных руд;

б) картирование метасоматитов;

в) картирование рудогенерирующих интрузий и

вулканогенных комплексов;

г) картирование рудоконтролирующих тектонических структур.

Гамма-спектральным методом изучают спектральный энергетический состав вторичного гамма-излучения. Гамма-спектральный метод применяют для анализа руд, содержащих Fe, Cu, Ni, Al, К, Na и другие элементы.

б) картирование метасоматитов;

1)Индикаторные элементы редкоземельныхальбититов и грейзенов – Th и U.

Отношение Th/U на альбититовых месторождениях составляет 10-25, на грейзеновых месторождениях Sn, W, Mo 2, 5-4.

2) для среднетемпературных месторождений Mo, Au, Cu, Pb, Zn индикаторные элементы K и U, отношение (K+U)/Th;

3) для низкотемпературных месторождений Au, Ag, Pb, Zn индикаторный элемент K (адуляризация, аргиллизация), наиболее информативно отношение K/Th;

4) телетермальные месторождения Hg, Sb, As аномалиями K, U, Th, как правило, не сопровождаются;

В) при выветривании K и U легко мигрируют, а Th остается на месте. Поэтому месторождения кор выветривания (прежде всего, бокситы) картируются высокими отношениями Th/U или Th/K;

Г) осадочно-хемогенные месторождения фосфоритов всегда содержат повышенные концентрации U, поэтому здесь индикаторным является отношение U/Th.