ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

Пары

Задачи, предпосылки и признаки поисков МПИ

Поиски — это комплекс работ, направленных на обнаружение и перспективную оценку месторождений полезных ископаемых. Приступая к поискам, необходимо ясно представить себе цель: что, где и как искать?

В. М. Крейтер указывал, что «под поисками понимается совокупность операций, направленных на обнаружение промышленных месторождений полезных ископаемых». В самом деле, в результате поисков среди массы проявлений полезных ископаемых должны быть выделены те, которые предположительно могут иметь промышленное значение и заслуживают разведки.

Искать месторождения надо там, где имеется благоприятная геологическая обстановка для обнаружения тех или иных полезных ископаемых. Учение о полезных ископаемых дает возможность прогнозировать открытие месторождений. Прогнозирование предшествует началу поисковых работ и соответствующим образом их направляет. Оно опирается на весь цикл геологических наук и на мировой опыт промышленного освоения всевозможных месторождений полезных ископаемых.

 

Ответ на вопрос «как искать?» находится в установленной последовательности поисковых работ и в рациональном применении комплексов поисковых методов.

 

В первую стадию геологоразведочного процесса проводится комплексное геологическое изучение территории. Наземные геологосъемочные работы выполняются с учетом данных геофизиче­ских исследований, снимков территории с самолета и с космических кораблей. Главная задача исследований на этой стадии состоит в выяснении геологического строения территории и научном прогнозировании относительно всех возможных в данном геологическом регионе полезных ископаемых. В районах, имеющих перспективу открытия месторождений на больших глубинах, в нижних геолого-структурных этажах, производится глубинное геологическое картирование какого-либо среза земной коры, например, картирование древних отложений фундамента Русской платформы, покрытых толщами более молодых отложений, осуществляемого при помощи бурения структурно-картировочных скважин и геофизических исследований. Все выявленные в процессе геологической съемки полезные ископаемые фиксируются, устанавливаются их связи с геологическими комплексами и структурами, прогнозируется распространение выявленных полезных ископаемых в пределах изучаемой территории.

 

Вторая стадия геологоразведочного процесса заключается в проведении специализированных поисков на определенные полезные ископаемые. Вначале выполняются общие поиски, целью которых является установление перспективных площадей для последующих работ. Затем могут быть проведены детальные поиски, если в начальный период не удается обнаружить предполагаемые проявления полезного ископаемого; они представляют собой комплекс поисковых работ, сосредоточенных на ограниченной перспективной площади, где наиболее вероятна находка месторождения. В конечный период поисков выполняются поисково-оценочные работы, проводимые с целью прослеживания и оконтуривания выходов полезного ископаемого по поверхности, вскрытия их на некоторую глубину единичными скважинами или шурфами и первоначальной оценки возможных перспектив выяв­ленного нового месторождения с частичным определением запаса полезного ископаемого по категории С₂.

 

Таким образом, чтобы найти промышленное месторождение, необходимо последовательно изучать перспективные геологические структуры: зоны и массивы горных пород; площади, на которых выявлены минералогические, геохимические и геофизические аномалии; участки, где обнаружены проявления полезных ископаемых. В настоящее время месторождения, выходящие на дневную поверхность, с каждым годом встречаются все реже. Поиски распространяются на все большие глубины. Это вызывает необходимость совершенствовать методы поисков и разрабатывать новые.

 

Глубина поисков определяется достигнутой глубиной разработки месторождений полезных ископаемых. Большинство металлических месторождений разрабатывается до первых сотен метров, и только на таких полезных ископаемых, как золото, алмазы, эксплуатационные выработки проникают на 1—3 км. Разведка и эксплуатация угольных месторождений проводится до глубин 1,5—2 км. Геологи-нефтяники бурят обычные поисковые скважины до 5—6 км, а в пределах особенно богатых нефтеносных бассейнов бурение достигает глубин 8—9 км.

 

Понятие о геологических, минералогических и геохимических полях и аномалиях дает возможность группировать месторождения твердых полезных ископаемых по характеру первичных аномалий для целей поисков соответствующих месторождений (табл. 4). Эта группировка позволяет выбирать рациональные системы поисковых работ.

 

При поисках важно не только обнаружить полезное ископаемое, но и дать геолого-экономическую оценку открытия. Обычно из 200 рудопроявлений только одно имеет промышленный интерес. Понятие «промышленное» или «непромышленное» месторождение является условным, так как оно зависит от требований, предъявляемых к минеральному сырью. Эти требования изменяются по мере развития техники, в результате чего непромышленное месторождение со временем может стать промышленным. Это следует учитывать при оценке новых открытий.

 

Таблица 4

Поисковая группировка месторождений твердых полезных ископаемых по характеру их первичных ореолов (по В. В. Аристову)

Группа	Общая характеристика группы	Месторождения полезных ископаемых	Применяемые системы поисковых работ
Главный комплекс методов	Вспомогательные методы
I	Месторождения с отчетливыми геологическими и неотчетливыми минеральными, геохимическими и геофизическими аномалиями	Пьезокварца, слюды, графита, магнезита, углей, огнеупоров, керамических и строительных материалов	Геологические, горно-буровые	Минералогические, геохимические, геофизические
II	Месторождения с отчетливы- ми геологическими, минераль- ными и геохимическими ано- малиями	Россыпные: золота, платины, касситерита, алмазов, минералов титана; лимонитовых и сидеритовых руд; марганцевых руд; руд силикатного никеля; свинцовоцинковых, медных, сурьмяных, ртутных низкотемпературных эндогенных руд; фосфоритов, солей, серы флюорита, асбеста, талька, корунда	Геологические, минералогические, геохимические, горно-буровые	Геофизические
III	Месторождения с отчетливыми геологическими и простыми геофизическими аномалиями	Магнетитов, хромитов; руд урана, бора, барита, каменных углей (угленосные структуры)	Геологические, один из геофизических, горнобуровые	Геофизические, геохимические, минералогические
IV	Месторождения с отчетливыми геологическими и сложными геофизическими аномалия ми	Богатых железных руд типа КМА, бокситов	Геологические, комплекс геофизических, горно-буровые	Минералогические, геохимические
V	Месторождения с отчетливыми комплексными геологическими, минеральными, геохимическими и геофизическими аномалиями	Погребенных аллювиальных россыпей; руд никеля, меди, свинца, цинка, олова, вольфрама, молибдена, бериллия, ниобия, тантала, редких земель в эндогенных месторождениях	Геологические, минералогические, геохимические, геофизические

 

 

 

Под поисковыми критериями понимаются геологические факты, которые прямо или косвенно указывают на возможность обнаружения того или иного полезного ископаемого в данном районе. Наиболее важное значение имеют критерии:

 

Климатические,

Стратиграфические,

Фациально-Литологические,

Структурные,

Магматогенные,

Метаморфогенные,

Геохимические,

Геоморфологические и геофизические.

 

Климатические критерииуказывают на связь климатических условий и процессов минералообразования и определяются особенностями осадкообразования и осадконакопления на больших территориях (рис. 9).

Зоны влажного климата (гумидные) благоприятны для образования россыпных месторождений золота, платины, алмазов и ряда тяжелых металлов, а также месторождений бокситов, каолинов, железных, марганцевых руд и углей.

В зонах засушливого климата (аридного) можно предполагать образование осадочных руд меди, свинца, цинка, гипса, галита, калийных солей, флюорита, боратов, брома. На наших глазах в пустыне на побережье Каспия в специфических условиях происходит образование в промышленных количествах мирабилита, выпадающего из морской воды.

Н. М. Страхов указывает, что, очерчивая для каждого отрезка геологического времени пролегание гумидных или аридных зон, мы тем самым выделяем на поверхности Земли области, которые в то время были благоприятны для формирования химической коры выветривания и образования определенных месторождений; одновременно выявляются области, неблагоприятные для их образования.

 

 

Стратиграфические критерии имеют особое значение для осадочных месторождений таких полезных ископаемых как угли, горючие сланцы, соли, фосфориты, железо, марганец. Образовавание этих месторождений происходило одновременно с осадконакоплением, и следовательно, они связаны с определенными подразделениями стратиграфического разреза.

При изучении истории образования многих полезных ископаемыхустановлено, что в процессе формирования земной коры выделяются наиболее благоприятные для них эпохи. Например, более 90 % запасов железа связаны с процессами протекавшими в докембрийское время. В накоплении углей выделяются 4 главных периода: каменноугольный, пермский, юрский, палеогеновый. Так в Кузбассе месторождения каменных углей связаны исключительно с отложениями пермской системы, а в районах Средней-Азии промышленные месторождения каменных углей известны только в породах юрскрй.. системы,

Важное значение в формировании ряда осадочных месторождений имели перерывы в осадконакогшении. Так, месторождения бокситов.восточного склона Урала, ряд месторождений фосфоритов и погребенные россыпи золота приурочены к основаниям трансгрессивных серий.

Некоторые эпигенетические месторожденя связаны с определенными стратиграфическими единицами – с горизонтами, благоприятными для замещения в процессе гидротермальных преобразований (алтаиские полиметаллические месторождения), или с горизонтами, играющими роль экрана (сурьмяные и ртутные месторождения Средней Азии). Слюдоносные промышдещще пегматиты обычно находятся в. толщах древнейших образований.

 

Фациациально-литологические критерии основаны на предположении о связи некоторых месторождений с определенными фациями или типами горных пород. Такого рода критерии широко используются при выявлении железорудных и марганцеворудных горизонтов, а также связанных с ними опок, спонголитов, яшм. Железорудные пласты морских фаций состоят из оолитов, органических остатков и цемента, в котором присутствуют гематит, шамозит и сидерит. Марганцевые оолитовые руды имеют исключительную промышленную ценность (Чиатура, Никополь).

Большинство бокситовых месторождений приурочено к корам выветривания, развивающимся главным образом на гранитах и сиенитах. Силикатные никелевые руды залегают в коре выветривания ультраосновных пород.

Угленосные отложения состоят преимущественно из тонкообломочного терригенного материала. Наличие в разрезе крупнообломочных толщ (конгломератов), как правило, является отрицательным фактором при оценке угленосности района.

Нефть обычно встречается в хорошо пористых породах — коллекторах, способных накапливать ее в своих пустотах. К таким породам относятся пески, пористые песчаники, кавернозные изврстняки.

Для поисков эндогенного оруденения особое значение имеют карбонатные породы и скарны, с которыми связаны многие железные, медные,-вольфрамовые, молибденовые, оловянные, свинцово-цинковые и другие руды. В карбонатных породах отмечаются месторождения флюорита, барита.

С вулканогенно-осадочными породами связаны полиметаллические месторождения (Алтай); с лиственитами — ртутное оруденение (Калифорния, Средняя Азия); с терригенными песчано-сланцевыми породами — оловянные и оловянно-вольфрамовые руды. Почти все месторождения мусковита, флогопита и графита залегают в метаморфических сланцах. В кварцитах локализуются . месторождения горного хрусталя.

 

Структурные критерии основаны на особенностях тектонического строения земной коры, определяющих условия локализации месторождений. Необходимо различать по крайней мере три группы структурных критериев: 1) определяющих положения рудных полей и бассейнов в пределах складчатых зон и платформ; - 2) определяющих положения отдельных месторождений в пределах рудных полей или бассейнов, и 3) определяющих положения рудных тел в месторождениях.

Структурные критерии первой группы определяют самые общие закономерности размещения полезных ископаемых. Так, главные структурные элементы земной коры -— щиты, платформы . и геосинклинальные зоны — характеризуются вполне определенным металлогеническим обликом. Щиты наиболее богаты месторождениями слюды, редких и радиоактивных элементов, апатита; на платформах отмечаются месторождения фосфоритов, нефти, газа, угля; в геосинклинальных областях сосредоточена основная масса металлических полезных ископаемых. Следовательно, основная цель изучения структур первой группы заключается в установлении закономерностей размещения рудных полей.

Структуры рудных полей в пределах щитов, платформ и геосинклинальных областей, как правило, определяются складчатыми и разрывными нарушениями более высоких • порядков. В равной степени это относится и к месторождениям. Наиболее благоприятными структурными условиями для локализации рудных полей и месторождений являются замковые части складок, особенно осложненные разрывными нарушениями, и зоны пересечения разрывных нарушений различных направлений.

Структура осадочных месторождений более проста и чаще всего подчинена складчатости. Так, рудные тела месторождений железа платформенного типа залегают горизонтально или слабо-наклонно, имеют пластовую и пластообразную форму и отличаются устойчивой мощностью. Рудные тела железистых кварцитов типа Кривого Рога падают круто, согласно с элементами залегания вмещающих толщ. Складчатые структуры — антиклинали или купола — наиболее благоприятны для локализации нефтяных и газовых месторождений.

Структуры, определяющие положение тел полезного ископаемого в пределах месторождения, исключительно многообразны. Они рассматриваются ниже в разделах о поисково-оценочных работах и в связи с вопросами разведки месторождений.

 

Магматогенные критерии. К магматогенным критериям относятся все прямые и косвенные геологические факторы, определяющие связь месторождений полезных ископаемых с изверженными породами. Эндогенные месторождения чаще всего имеют пространственную и генетическую связь с определенными интрузивами, закономерно размещаясь относительно последних (рис. 10). При разрушении некоторых видов изверженных пород могут образовываться осадочные месторождения и месторождения кор выветривания.

 

 

Рис. 10. Особенности локализации сульфидных медно-никелевых месторождений в'основных горных породах. 1 — нориты; 2 — вмещающие гнейсы и сланцы; 3 — руды сплошные (черное) и вкрапленные (точки)

 

В основных и ультраосновных массивах (перидотитах, дунитах, пироксенитах) локализуются месторождения хрома, платины, титана, алмазов, медно-никелевые, асбеста, талька, В результате выветривания пород этой группы образуются вторичные месторождения никеля и кобальта, а также россыпные месторождения платины и алмазов.

С кислыми магматическими- породами связано подавляющее большинство эндогенных рудных месторождений. Существует определенная зависимость между характером оруденения и глубиной материнской интрузии. Выделяются вулканические лавовые тела; гипабиссальные интрузии и дайки; интрузивные массивы средних и больших глубин. С гипабиссальными малыми интрузиями связано большинство полиметаллических месторождений, значительная часть золотых, некоторые медные, оловянные и др. К гранитоидным батолитам приурочены месторождения вольфрама, почти все рудоносные пегматиты, оловянные месторождения кварц-касситеритовой формации, значительная часть золоторудных и молибденовых месторождений. В результате разрушения изверженных пород кислого состава образуются элювиальные, делювиальные и аллювиальные месторождения монацита, золота, олова и других металлов.

В щелочных, интрузивных породах известны крупные карбонатитовые месторождения ниобия. На Кольском полуострове в пределах стратифицированного Ловозерского щелочного массива выделяется горизонт, в котором отмечается до 20 промышленно ценных элементов. В щелочных породах расположены уникальные Хибинские апатитовые месторождения.

Если установлена пространственная взаимосвязь даек с рудными телами, то это может оказать значительную помощь при поисках эндогенного оруденения.

 

Метаморфогенные критерии Толщи горных пород и месторождения, залегающие в них, в процессе развития земной коры подвергаются метаморфизму. Такие измененные месторождения называются метаморфизованными. В результате метаморфизма в горных породах в связи с изменениями температур и давлений могут возникать новые месторождения, получившие название метаморфогенных, как, например, месторождения титана в кристаллических сланцах, кианитовые месторождения в метаморфических породах и некоторые другие.

С метаморфизмом связывается образование месторождений флогопита, графита, железистых кварцитов, мрамора, некоторых месторождений исландского шпата, гранатов.

Для метаморфизованных и метаморфогенных месторождений характерны специфические изменения вмещающих пород, которые могут являться поисковыми критериями: серпентинизация ультраосновных пород, графитизация гнейсов, ослюденение, мраморизацияизвестняков. Эти изменения могут появляться не только в результате регионального метаморфизма, но и под влиянием глубинных интрузий, что в значительной степени увеличивает перспективы поисков в данном районе.

 

Измененные околорудные породы являются важным поисковым критерием месторождений различного генезиса. Изменение вмещающих пород может происходить не только в результате воздействия рудоносных растворов, но и в процессе разрушения - месторождений в зоне выветривания. Наиболее характерными околорудными изменениями вмещающих пород эндогенных месторождений являются скарнирование, грейзенизация, окварцевание, каолинизация, доломитизация, серицитизация. Со скарнами связаны месторождения железа, меди, полиметаллов, вольфрама, молибдена, золота, олова, бора и некоторых других металлов. В грейзенизированных породах отмечаются месторождения олова, вольфрама, молибдена, бериллия, тантала, ниобия, висмута. Серицитизация сопровождает месторождения золота, меди, цинка, свинца, редких металлов. Каолинизация характерна для средне- низкотемпературных месторождений свинца, цинка, золота, олова, флюорита, ртути.

Измененные околорудные породы имеют важное поисковое значение в связи с тем, что они, как правило, ярко окрашены ираспространены на площадях, значительно превосходящих размеры тел полезных ископаемых. Однако надо иметь в виду, что зоны измененных пород не всегда содержат промышленное оруденение.

 

Геохимические критерии. Закономерное распределение химических элементов в различных природных образованиях — горных породах, почвах, водах — является основой геохимических поисков. Благоприятными для поисков являются площади, на которых отмечаются повышенные содержания промышленно ценных элементов и их спутников. Например, повышенные средние содержания свинца и цинка характерны для эффузивно-осадочных толщ Рудного Алтая, известного богатыми полиметаллическими месторождениями. В ультраосновных породах Южного Урала, где распространены месторождения хрома, отмечаются повышенные средние его содержания.

Особенно важное поисковое значение имеют минеральные формы нахождения элемента, парагенетические ассоциации элементов и минералов. Знание парагенезисов позволяет уже на стадии поисков установить возможный комплекс главных, второстепенных и редких элементов. Например, в свинцово-цинковых рудах часто присутствуют серебро и кадмий, в медно-никелевых — кобальт и платина. Известна пятиэлементная формация, в которой присутствуют уран, кобальт, никель, висмут, серебро. В месторождениях угля встречаются германий, уран, ванадий; в галоидных солях — йод и бром.

Выделяются первичные и вторичные парагенетические ассоциации минералов. Так, в полиметаллических рудах главными первичными минералами являются галенит и сфалерит, а вторичная парагенетическая ассоциация представлена англезитом и церусситом, развивающимися по галениту, и смитсонитом, развитым по сфалериту.

Большое значение для поисков некоторых месторождений имеют элементы-индикаторы: литий в гранитоидах указывает на присутствие тантала; мышьяк — на золотую минерализацию; ртуть — на ряд халькофильных элементов.

Ценную информацию для поисков дают акцессорные минералы в изверженных породах: биотит, циркон, сфен, рутил и сульфиды. Если в биотите из гранитов отмечается литий или олово, то это дает основание ожидать повышенные концентрации этих металлов в гранитном массиве или вблизи него. Поисковое значение имеют повышенные содержания химических элементов не только в коренных породах, но и в рыхлых отложениях, почвах, растениях, подземных и поверхностных водах. Например, повышенные содержания химических элементов в каком-либо водотоке свидетельствуют о возможном обогащении бассейна водосбора этими элементами. В водах вблизи нефтяных и газовых месторождений часто содержатся повышенные количества иода, брома, растворимых углеводородов.

 

Геоморфологические критерии.Формирование рельефа земной поверхности определяет пространственное положение месторождений, связанных с разрушением коренных пород и переотложением рыхлого материала. Это разнообразные россыпи, месторождения кор выветривания, глины, пески, гравий.

Наибольшее значение геоморфологические критерии имеют при поисках россыпных месторождений. Изучение истории формирования современных и древних речных долин способствует открытию различных россыпей благородных металлов.

Характерные формы рельефа свойственны площадям развития коры выветривания и ледниковых отложений. С выровненными поверхностями коры выветривания связаны крупнейшие месторождения бокситов, марганца, никеля, редких металлов.

Ледниковые формы рельефа (озы, друмлины, камы) служат надежным признаком месторождений высококачественного песка и гравия. Геоморфологические наблюдения помогают при поисках рудных тел зон измененных пород, которые благодаря резко отличным физическим свойствам отчетливо проявляются в рельефе. Устойчивые к выветриванию рудные тела, дайки, измененные зоны образуют положительные формы рельефа. Неустойчивые к выветриванию зоны окисления сульфидных рудных тел, породы, нарушенные тектоническими подвижками, могут образовывать отрицательные формы рельефа (промоины, впадины). Таким образом, избирательное выветривание приводит к образованию характерных форм рельефа. Это позволяет геологу с помощью аэрофотоснимков на стадии подготовки к полевым работам по геоморфологическим признакам выделить наиболее интересные участки для поисков тех или иных полезных ископаемых.

Геоморфологические критерии помогают выявлять молодые поднятия, связанные с современными движениями земной коры, что имеет большое значение при поисках месторождений нефти и газа.

 

Геофизические критерииоснованы на изучении естественных физических полей, среди которых выделяются аномалии, указывающие на возможность обнаружения полезных ископаемых. Такими аномалиями являются магнитные, радиоактивные, гравитационные и аномалии электрического поля. На практике в силу различных причин при производстве геофизических съемок выявляется множество геофизических аномалий, но лишь немногие из них связаны с полезными ископаемыми. Чаще всего магнитные аномалии фиксируют железные и медно-никелевые руды, участки повышенного гамма-излучения — радиоактивные руды, аномалии силы тяжести указывают на месторождения хромитов, каменной соли и т. д. При поисках алмазоносных кимберлитов большую помощь оказали магнитные съемки, которые фиксировали трубки по интенсивным магнитным аномалиям.

В последнее время все большее значение приобретают геофизические наблюдения, проводимые с искусственных спутников Земли и управляемых космических аппаратов. Эти наблюдения позволяют рассматривать изменения геофизических полей во времени и в пространстве.