Разведка пластообразных месторождений неопределенного (осадочного или гидротермального) генезиса

Пластообразные месторождения медных и полиметаллических руд, частью, несомненно, гидротермальные, частью неопределенного генезиса, довольно широко распространены и имеют большой практический интерес. Они представлены медистыми песчаниками и прожилково-вкрапленными цинковыми и свинцовыми рудами, приуроченными к слоистым толщам известняков и доломитов.

Сравнительно небольшая изменчивость качества полезного ископаемого и большие площади отдельных рудных тел месторождений этой группы дают возможность производить предварительные и частично детальные разведки, в основном, бурением. Только в последующие стадии, когда рудное тело вскрывается капитальными горными выработками, детальная разведка участков, непосредственно предназначенных для подготовки к эксплуатации, производится (попутно с подготовкой) горными выработками, часто в сочетании с подземным колонковым бурением.

Медленно-вращательное (ручное) бурение не применимо, так как рудные тела обычно залегают в крепких породах. Пологопадающие месторождения можно разведывать ударно-канатным или колонковым бурением. Во многих случаях колонковому бурению отдают предпочтение перед ударно-канатным.

Характерной особенностью пластовых и пластообразных месторождений является их приуроченность к определенному стратиграфическому горизонту («рудному горизонту») в разрезе более или менее мощной толщи вмещающих пород. В таких условиях весьма важно детально изучить весь разрез вмещающих пород, чтобы выяснить в деталях положение «рудного горизонта». Колонковое бурение, при котором образуется неразрушенный столбик породы — керн, дает гораздо более удобный для изучения материал, чем раздробленные осколки и шлам, получаемые при ударно-канатном бурении.

Для крутопадающих месторождений ударно-канатное бурение совсем не применимо, и единственным методом предварительной и первых стадий детальной разведки является колонковое бурение.



Одно из наиболее характерных месторождений медистых песчаников приурочено к песчано-глинистой свите пермо-карбона, имеющей мощность около 700 м. Свита составлена красными песчанисто-глинистыми сланцами и песчаниками, чередующимися с серыми аркозовыми известковистыми песчаниками. Суммарная мощность первых примерно в два раза больше мощности вторых; таким образом, красные сланцы и песчаники имеют мощность около 500 м, серые — немного более 200 м; мощность отдельных пачек серых песчаников достигает 25—30 м.

Красные сланцы и песчаники, как правило, безрудны. Оруденение приурочено к серым песчаникам, почти все слои которых, за исключением некоторых в нижнем отделе свиты, вмещают рудные тела (хотя не на всех участках). Нижний отдел минерализован слабее, но все же рудные залежи встречаются на протяжении 350 м по вертикали стратиграфической колонки, что необходимо учитывать при разведке.

Район месторождения расположен в синклинории, осложненном двумя «антиклинальными» структурами, или, как их называют на месте, куполами, к которым и приурочены рудные участки. Эти рудоносные структуры вытянуты в направлении на северо-восток. Они не замкнуты на северо-восточном окончании, и оси их полого погружаются на юго-запад. Каждая «антиклиналь» в обеих крыльях ограничена отчетливыми полосами интенсивного смятия, с развитием по ним нарушений типа флексур, переходящих в сбросы. Породы во внутренних частях «антиклиналей» залегают почти горизонтально, а в северо-западной и юго-восточной частях участка, в зонах сбросов — флексур, приобретают наклонное и даже крутое залегание (рис. 34).

Рудоотложение происходило в течение двух самостоятельных стадий. Важнейшей является первая стадия, в которую была отложена главная масса руд путем замещения карбонатного цемента песчаников, с образованием пластовых залежей. Расположение залежей в плане отчетливо контролируется разломами. Руды представлены халькопиритом, борнитом, кварцем и баритом. В подчиненном количестве встречаются пирит и сфалерит. Главными рудными минералами второй стадии являются борнит, гипогенный халькозин и на некоторых участках галенит. Для второй стадии формирования месторождения более характерно заполнение трещин, чем выполнение пор и замещение цемента песчаников, поэтому рудные тела второй стадии имеют форму пластовых жил. Практическое значение этих богатых жилоподобных масс, концентрирующихся внутри мощных пластовых залежей первой стадии минерализации, заключается в возможности, при надлежащей постановке эксплуатационной разведки, селективно добывать и выдавать отдельно эти богатые руды. Может быть организована также попутная добыча свинцовых руд, которые ассоциируются только со второй стадией минерализации.

Процессы вторичного (супергенного) изменения сравнительно незначительны.

В последнее время некоторые советские геологи высказывали мнение о том, что большинство месторождений медистых песчаников имеет осадочный генезис. По их представлению, медные соли осаждались вместе с обломочными отложениями в предгорных впадинах континентальных котловин. Источником растворов солей меди явились размывавшиеся водами многочисленные коренные медные месторождения горных цепей, существовавших в древности и граничивших с котловинами. Приуроченность медных минералов к серо-зеленым песчаникам также легко объясняется с позиций осадочной гипотезы. Медные соединения вместе с вмещающими их песчаниками отлагались в восстановительной среде; часть железа при этом выпадала в закисной форме, образуя окрашенные в серо-зеленый цвет минералы — хлориты и лептохлориты. Отложение красноцветных осадков, не содержащих медных минералов, происходило в окислительной среде, что способствовало энергичному выделению окисных соединений железа — гематита, лимонита, окрасивших осадки в красный цвет.

Важный практический вывод из этой гипотезы, влияющий на методику разведки, заключается в том, что в случае подтверждения представлений об осадочном генезисе тех или иных месторождений медистых песчаников, нет оснований искать руды только в куполах складчатых структур или в связи с разломами, нарушающими рудоносную толщу. Поскольку в этом случае складки и разломы образовались после отложения руды, они не могли влиять на ее первичное распределение. Следовательно, геолог-разведчик месторождения будет исследовать уже не связь руд со структурами, а другие факторы, контролировавшие распределение медных руд. Очевидно, размещение залежей будет определяться направлением потока меденосных растворов, расположением древних озер, в которых отлагалась медь, и фациальным составом осадков.

На этом примере можно видеть, какое большое влияние на методы разведки оказывают соображения о генезисе месторождения и достоверные сведения обо всем комплексе геологических условий его образования.

Прослеживание, оконтуривание и изучение выходов медистых песчаников на поверхности производится горно-разведочными работами легкого типа, при помощи которых осуществляется также систематическое опробование. Поверхностные горные выработки имеют большое значение для выяснения деталей геологического строения (изучение стратиграфического разреза, прослеживание пачек рудоносных песчаников, изучение флексур и сбросовых нарушений) рудоносных площадей. Так как рудовмещающая свита на большой площади залегает полого, рудные тела образуют несколько этажей по вертикали и на поверхности обнажается только их небольшая часть. Главную роль в прослеживании и оконтуривании имеют не мелкие горные выработки, а вертикальные скважины, пересекающие рудоносную свиту по всей ее мощности.

Руды рассматриваемого месторождения достаточно просты и имеют невысокий коэффициент вариации по содержанию; структура же и крепость их таковы, что при колонковом бурении получается удовлетворительный выход керна. Вследствие этого буровые скважины успешно применяются не только для прослеживания и оконтуривания, но и для детальной разведки, с целью подсчета запасов по категориям В и A2. Этому благоприятствует еще и то обстоятельство, что на месторождении имеется достаточное количество горных выработок. В этих выработках проводят систематическое опробование и из них берут технологические пробы, дополняющие данные буровых скважин.

Средняя густота сетки скважин при детальной разведке составляет 50х50 м (в среднем 2250 м2 на 1 скважину), с колебанием по важнейшим залежам от 25х25 м до 75х75 м.

При эксплуатационной разведке необходимо применение подземного колонкового бурения с целью контрольного опробования кровли и почвы очистных выработок для установления полноты выемки.

Важным вопросом геологического изучения медистых песчаников является установление возможности их комплексного использования с извлечением всех полезных компонентов.