Выявление границ и непрерывности рудных тел или залежей. Прослеживание и оконтуривание месторождений

01.06.2018
Разведка месторождения заключается в его детальном геологическом изучении, в прослеживании непрерывности обнаруженных тел или залежей полезного ископаемого по простиранию и по падению, в оконтуривании каждого тела с целью определения его формы и положения в пространстве.

Выявление границ и непрерывности тел полезного ископаемого (рудных тел, пластов или залежей) является одной из наиболее трудоемких и ответственных разведочных операций. Это обстоятельство отмечал еще один из основоположников разведочного дела в России И.С. Васильев. Геологической основой для прослеживания и оконтуривания тел полезных ископаемых служит детальная геологическая карта месторождения или детальные геологические планы горизонтов месторождения, сопровождаемые геологическими разрезами.

Методы геологической съемки рассматриваются в курсе «Геологическое картирование» и поэтому здесь не приводятся. Однако в связи с тем, что детальная геологическая съемка производится непосредственно на площади месторождения, в ее выполнении имеются некоторые специфические особенности, о которых следует упомянуть.

Первая особенность — широкое применение искусственных обнажений (канав, дудок, шурфов, скважин) при разведочных работах. В этих условиях геолог может задать необходимое количество выработок с целью выяснения важных вопросов геологического строения участка месторождения, хотя эти выработки не будут направлены непосредственно на вскрытие залежей полезного ископаемого.

Если геолог при изучении геологии месторождения не использовал возможности проведения дополнительных выработок, детальная геологическая съемка может оказаться недоброкачественной. Прослеживание и оконтуривание залежей полезного ископаемого следует производить на основании глубокого геологического изучения участка месторождения и его района, используя для составления детальной геологической карты все выработки, включая и заданные для целей прослеживания и оконтуривания тел полезного ископаемого.

Вторая особенность детальной геологической съемки на месторождении заключается в более углубленном изучении всех геологических черт, определяющих закономерности строения месторождения.

Например, требуется весьма детальное изучение состава вмещающих пород, изменений первичного состава пород по простиранию и падению, вторичных изменений этих пород в связи с минерализационными процессами. Требуется изучение не только крупных, но и мелких тектонических структур, если можно предполагать, что они влияли на условия образования или нарушают целостность тела полезного ископаемого и т. д.

Третья особенность детальной геологической съемки месторождения заключается в необходимости инструментальной увязки всех контактов, нарушений, границ распространения пород, контуров тел полезных ископаемых. Все важнейшие точки и контуры будущей геологической карты, которые геолог обычно наносит на топографическую основу глазомерно, в случае детального картирования на месторождении должен наносить не геолог, а топограф по указаниям геолога путем инструментальной съемки.

При детальной съемке, в результате применения искусственных обнажений и уточнения представлений о геологическом строении участка месторождения, часто обнаруживаются значительно более ценные объекты, нежели те, которые были найдены первоначально при поисках. Детальная съемка должна поэтому предшествовать развертыванию крупных разведочных работ, направленных на изучение глубоких подземных частей месторождения.

Следует также иметь в виду, что при детальной геологической съемке необходимо попутно с изучением основного месторождения получить максимум данных о всех прочих полезных ископаемых, встречающихся на изучаемой площади, а также о гидрогеологических условиях. Строительные материалы, флюсы и вода могут иметь большое значение для будущего предприятия.

Для детальных геологических съемок на месторождениях применяются обычно масштабы 1:1000, 1: 2000 и 1:5000. Такие масштабы применимы для большинства рудных месторождений, в том числе и наиболее крупных. Для самых крупных осадочных месторождений распространенными являются масштабы 1: 10 000 — 1:50 000.

Обычно при составлении детальной геологической карты одновременно осуществляется одна из важнейших операций прослеживания и оконтуривания тел полезного ископаемого.

Результатом прослеживания и оконтуривания должно явиться документальное изображение формы рудных тел, условий их залегания и распределения сортов руд.

Изображение формы и условий залегания месторождения и отдельных тел не надо представлять себе только как рисунок, иллюстрацию, поясняющую текстовое описание месторождения. Составление графических изображений на основании пройденных выработок и скважин само по себе представляет способ изучения месторождения: формы тел, распределения разных сортов руд и условий залегания полезного ископаемого на участке, освещенном разведкой.

Есть два различных способа графического изучения и изображения результатов прослеживания и оконтуривания, служащих, вместе с детальной геологической картой или геологическим погоризонтным планом, основными графическими документами, характеризующими месторождение:

1) составление геологических разрезов, вертикальных и горизонтальных, ориентированных в разных направлениях;

2) геометризация контуров при помощи изолиний (принцип построения топографической поверхности).

Геологические разрезы в ряде случаев являются важной основой преставлений о месторождении. Понять геологическую структуру любого участка земной коры,, месторождения и рудного тела можно, в основном, путем фактического или мысленного составления разрезов. На разрезе можно не только воспроизвести форму тела полезного ископаемого (геометризовать его), но и представить его пространственное положение среди вмещающих пород, т. е. выяснить общую геологическую обстановку. Вне окружающей геологической среды понять морфологию и происхождение тела полезного ископаемого невозможно, и обычно только геологические разрезы дают достаточно четкое представление обо всей сумме особенностей строения месторождения.

Способ геометризации формы месторождения при помощи геологических разрезов может быть пояснен на примере одного из жильных рудных месторождений.

В данном случае построены три системы геологических разрезов: 1) геологический разрез в плоскости рудной зоны (продольный профиль); 2) вертикальные поперечные профили, построенные через каждые 50 м, 3) горизонтальные разрезы (погоризонтные планы), отстоящие друг от друга примерно на 30 м по вертикали.

На продольном профиле описываемого месторождения (рис. 7) видно, что оно приурочено к антиклинальной складке.

В ее ядре находятся диориты, перекрытые маломощными базальными конгломератами мелового возраста, выше которых на северном крыле антиклинали залегает мощная толща эффузивных пород (андезитов). Еще выше на северном крыле, а также на южном крыле лежит толща песчаников и глинистых сланцев мелового возраста. Антиклинальная складка нарушена двумя крупными сбросами.

На поперечном профиле (рис. 8,а) видно, что рудные тела залегают почти вертикально. На многих участках в рудной зоне имеются два—три параллельных рудных тела, причем все рудные тела нарушены многочисленными небольшими сбросами. Смещение по этим сбросам всюду однотипно: висячий бок поднимался вверх относительно лежачего бока, опустившегося вниз.

План горизонта (рис. 8,б) с нанесенными на нем рудными телами, вмещающими породами и выработками, пройденными на горизонте, представляет собой геологический разрез в горизонтальной плоскости.

Таким образом, имея три системы геологических разрезов, взаимно увязанных один с другим (а поэтому взаимно контролирующих друг друга), можно вполне отчетливо представить себе морфологию и условия залегания месторождения. На эти же разрезы можно нанести участки различных сортов руд и, таким образом, представить особенности их распределения в месторождении.

Еще более отчетливое изображение строения месторождения можно получить, составляя блок-диаграммы или строя модели (рис. 9), в большинстве случаев представляющие собой комбинацию многих различно расположенных геологических разрезов.

Геометризация тел полезного ископаемого при помощи изолиний также является ценным способом изучения месторождений, часто дополняющим основной метод геологических разрезов. Геометризация способом изолиний состоит в том, что некоторые особенности тела полезного ископаемого, например, его мощность, форма поверхности лежачего или висячего бока, содержание полезного компонента в руде или, наконец, линейный запас (произведение мощности на содержание и на удельный вес, отнесенное к единице площади) изображаются в изолиниях на плане или в разрезах, на которые проектируется геометризуемое тело. Изолинией называется линия, соединяющая точки с равными значениями, например равной мощностью. На рис. 10 изображен простейший случай построения изолиний равной мощности рудного тела, разведанного системой скважин. Данные проектируются на наклонную плоскость, отвечающую среднему падению жилы. Достоинством способа изолиний является большая наглядность изображения; недостатком — невозможность применения при малом количестве выработок и трудность изображения окружающей рудное тело геологической обстановки.

Метод геологических разрезов не имеет этих недостатков, потому что разрез можно составлять даже по одной скважине и обнажению месторождения на поверхности, хотя, конечно, достоверность такого разреза будет не велика. Самым же главным преимуществом метода разрезов является возможность изображать на них не только рудное тело, но и все особенности залегания вмещающих пород, т. е. геологическую обстановку.

Способы прослеживания и оконтуривания. Вертикальные и горизонтальные геологические разрезы, как установлено выше, являются основой наших представлений о строении месторождений. Поэтому в общем виде процесс разведки сводится к созданию системы разрезов, характеризующих месторождение.

Для возможности построения разрезов разведочные выработки должны быть пройдены не по случайным направлениям, а по определенной системе. Это чрезвычайно облегчает обобщение данных, полученных по отдельным выработкам, и распространение этих данных на все тело полезного ископаемого, заключенное между соседними выработками.

Наиболее целесообразной системой размещения разведочных выработок для многих месторождений является расположение их вдоль прямых линий, по которым в дальнейшем легко строить разрезы. Такие линии с пройденными вдоль них канавами, шурфами или буровыми скважинами называются разведочными линиями (рис. 11).

В зависимости от особенностей формы месторождений взаимное расположение разведочных линий может быть различным. Для некоторых из них линии совсем не применимы. Поэтому способы прослеживания и оконтуривания рудных тел следует рассматривать отдельно для каждого из главных типов месторождений, учитывая особенности их формы и условий залегания.

Прослеживание и оконтуривание месторождений, имеющих отчетливое простирание и падение (наклонно залегающие пластовые месторождения угля, рудные жилы и пластообразные залежи), в первой стадии выполняется по разведочным линиям, расположенным вкрест простирания тел полезного ископаемого. Так же осуществляется и предварительная разведка россыпей, детальная их разведка проводится по сближенным линиям, иногда переходящим в сетку.

Расстояние между разведочными линиями при предварительной разведке выбирается с таким расчетом, чтобы не пропустить значительных тел полезного ископаемого. Общим же принципом при выборе расстояния между разведочными линиями, а также и между разведочными выработками, заданными на этих линиях, является необходимость получения . для соседних выработок сравнимых результатов, допускающих возможность интерполяции

Если в двух соседних выработках получены совершенно различные результаты и нет уверенности, что форма или свойства тела полезного ископаемого плавно и в одном направлении изменяются от одной выработки к другой, интерполяция невозможна, и расстояние между выработками нужно уменьшить.

При детальной разведке жильных месторождений руд со значительной изменчивостью качества, в дополнение к системе разведочных выработок, расположенных на линиях, приходится проходить выработки, непрерывно прослеживающие жилы по простиранию выходов на поверхность — канавы, или по простиранию жил на каждом детально разведываемом горизонте — штреки (см. рис. 7 и 9). Эти выработки служат основой для составления горизонтальных разрезов (погоризонтных планов).

Прослеживание и оконтуривание месторождений, не имеющих определенного простирания и падения (горизонтальные и полого залегающие пластовые месторождения угля, железа, фосфоритов, строительных материалов, штокверковые и сходные с ними залежи прожилково-вкрапленных медных руд, месторождения асбеста), в которых главная масса полезного ископаемого рассеяна во вмещающей породе на большой площади, осуществляются вертикальными выработками. Выработки расположены в узлах сетки, составленной двумя взаимно пересекающимися системами разведочных линий.

Существуют три главных типа разведочных сеток: квадратная, прямоугольная и ромбическая (рис. 12). Квадратная сетка применима в тех случаях, когда предполагается, что тело полезного ископаемого в горизонтальном сечении приблизительно изометрично, т. е. размеры тела во всех направлениях на площади месторождения почти одинаковы.

Если же, как в случае оконтуривания аллювиальных россыпей, можно заранее предвидеть, что тело ископаемого в плане будет иметь вытянутую форму, например в соответствии с направлением долины реки, рационально применение прямоугольной сетки. Прямоугольная сетка ориентируется таким образом, чтобы линии наибольшей густоты разведочных выработок располагались по направлению максимальной изменчивости разведуемого тела. Почти всегда наибольшая изменчивость тела полезного ископаемого совпадает с его наименьшими размерами.

Тот же принцип сгущения количества выработок по направлению наибольшей изменчивости положен в основу ромбической сетки. Разница заключается лишь в том, что при ромбической сетке количество выработок по направлению максимальной изменчивости в каждом ряду может быть уменьшено вдвое в связи с тем, что выработки следующего ряда располагаются в шахматном порядке по отношению к предыдущему. Ромбическая сетка поэтому позволяет достигнуть некоторой экономив в том случае, когда тело полезного ископаемого имеет большие размеры как в длину, так и в ширину. Применение на таком теле прямоугольной сетки потребовало бы большей частоты выработок.

Ориентировка прямоугольной и ромбической сеток связана с первоначальными представлениями о вытянутости контуров раз-ведуемого тела в плане и о направлении наибольшей изменчивости. Что касается ориентировки квадратной сетки, то выбор ее часто не имеет принципиального значения; иногда в этом случае расположение сетки следует приспосабливать к рельефу местности.

В первые стадии разведок, когда характер и изменчивость полезного ископаемого изучены еще не достаточно, расстояния между выработками разведочной сетки выбирать трудно. Эти расстояния должны быть по возможности велики, поскольку необходимо быстрее проследить и оконтурить все месторождение или его значительную часть, оценить общие масштабы месторождения и выбрать наиболее перспективные участки для дальнейшей разведки. Однако при излишне увеличенном расстоянии между выработками могут быть пропущены существенно важные особенности строения тела полезного ископаемого. Разведчику приходится находить среднее решение, которое обеспечивало бы достаточную быстроту предварительной разведки и не грозило возможностью пропустить рудное тело между соседними выработками.

Во многих случаях, когда тело полезного ископаемого занимает большую площадь и сравнительно мало изменчиво, в связи с чем можно выбирать достаточно большие расстояния между разведочными выработками, сгущение сетки требуется только в приконтурных участках, где необходимо точно оконтурить границу тела.

Прослеживание и оконтуривание месторождений, вытянутых в одном направлении, при небольших размерах по двум другим взаимно перпендикулярным направлениям (трубообразные тела)', более сложно. В этом случае расположение разведочных выработок по линиям или сетке неприменимо. Разведка проводится путем создания ряда параллельных горизонтальных разрезов в случае вертикальных и круто наклонных труб или путем прослеживания рудного тела вдоль длинной оси, в случае полого наклонного и горизонтального залегания труб.

Еще сложнее разведка мелких гнездообразных тел, не имеющих определенного простирания и падения, разбросанных без видимой закономерности среди вмещающих пород. Здесь приходится прибегать к чрезвычайно сгущенной сетке выработок, положение и направление которых зависит от многих причин, рассматриваемых ниже.

Ho даже и в этих необычных случаях все данные, полученные путем проведения сложной системы разведочных выработок, в конечном итоге привязываются к нескольким горизонтальным, вертикальным или наклонным плоскостям, которые представляют собой геологические разрезы. Как уже указывалось, составление геологических разрезов представляет собой важнейший элемент прослеживания и оконтуривания месторождения, потому что проводя на разрезах контур между соседними выработками, геолог приходит к выводу о форме минерального тела на разведываемом участке. При этом часто выясняется недостаточность имеющихся данных и необходимость проведения дополнительных: выработок.

Вот почему исключительно важно, чтобы геологические разрезы составлялись не после того, как завершен этап разведки того или иного участка месторождения, а регулярно, параллельно с проведением разведочных выработок. Тогда каждый построенный разрез будет подсказывать разведчику, как и в каком направлении нужно вести следующую выработку.