Комплекс методов поиска полезных ископаемых

Каждый объект поисков (месторождение) обладает комплексом признаков, для обнаружения которых применяется широкий спектр геологических, геолого-минералогических, геохимических методов и их различных модификаций в сочетаниях, обеспечивающих надежное установление как признаков объектов, так и самих объектов. Комплексное использование нескольких различных методов поиска полезных ископаемых позволяет получить максимальный объем информации для наиболее полного решения поисковой задачи при минимальных затратах средств и времени (Крейтер, 1969; Красников, 1965; Каждан, 1985 и др.). При этом исключаются лишние методы, не дающие дополнительной информации.

Выбор методов, включаемых в рациональный набор, зависит от их характера и степени проявленности тех признаков, которые должны быть выявлены. А это в первую очередь определяется геолого-промышленным типом месторождения, являющегося объектом поисков, поскольку каждый геолого-промышленный тип характеризуется определенными особенностями, которые могут служить поисковыми признаками.

Как показывает практика поисковых работ, наиболее употребляемыми и универсальными методами, включаемыми в рациональный комплекс, являются геологические и геохимические. Эти методы в определенных условиях эрозионного вскрытия и обнаженности изучаемых площадей могут применяться при поисках любых месторождений. Область применения шлиховых методов ограничена теми типами месторождений, в состав руд которых входят тяжелые и химически устойчивые минералы. Геофизические методы отличаются узкой направленностью на определенные типы месторождений, в частности магнитные съемки являются ведущими при поисках магнитных железных руд, электроразведка широко применяется при поисках сульфидных месторождений меди, свинца и цинка, радиометрические методы — при поисках месторождений урана, тория и редких земель. К числу основных методов при поисках алмазных месторождений кимберлитового типа относятся гравиметрические и магнитометрические съемки. В остальных случаях геофизические методы являются вспомогательными и широко используются в комбинации с другими поисковыми методами.

Содержание рационального комплекса поисковых методов определяется целями, задачами и масштабами геологоразведочных работ на данной стадии поискового процесса. Для каждой стадии характерен свой комплекс методов и видов работ, направленных на решение задач этой стадии.

Задачей поисковых работ ранних стадий является установление комплекса поисковых критериев и признаков с целью обнаружения перспективных участков. Основу комплекса составляет геологическое картирование, обеспечивающее создание геологической основы качественной интерпретации результатов геофизических и геохимических методов поисков, также включаемых в рациональный комплекс на ранних стадиях поисков. Важное значение имеют дистанционные аэрокосмические методы, позволяющие установить простирание пород, тектонические нарушения, системы трещин, дайки изверженных пород, контуры измененных пород, в благоприятных случаях рудные тела и т. д. Из числа геолого-минералогических методов преобладают валунно-обломочные и шлиховые, а из геохимических — литохимические методы поисков по вторичным ореолам и потокам рассеяния в донных осадках.

Конечной целью поисково-оценочных работ является обнаружение промышленных месторождений и рудных тел. Применяемый комплекс методов существенно усложняется. Его основу составляют геологические и геолого-минералогические методы, включающие специализированные геолого-структурные, литолого-фациальные съемки, минералого-петрографические и петрохимические методы с применением поверхностных (иногда и подземных) горных выработок, картировочных, поисковых и поисково-оценочных скважин колонкового бурения. Используется также широкий арсенал детальных геофизических методов, в том числе и методов скважинной геофизики. На этой стадии геохимические поиски по вторичным ореолам рассеяния уступают свое место литохимическим методам по первичным геохимическим ореолам, включая геохимическое опробование керна буровых скважин.

На разрешающие возможности поисковых методов и состав их рационального комплекса существенное влияние оказывают обстановки ведения работ в районе поисков. Реальные условия поисков месторождений зависят от мощности перекрывающих отложений, расчлененности рельефа и степени эрозионного среза залежей полезных ископаемых. Перечисленные факторы определяют характер и степень проявленности и достоверности поисковых признаков различных частей рудных систем — надрудных, фланговых, внутренних (рудовмещающих) и подрудных. Различия в условиях нахождения рудоносных систем влияют на выбор методики работ по обнаружению рудных тел, в частности на расположение скважин, их глубину, а также на набор применяемых геофизических методов, на последовательность, масштабы и объемы геологических, геохимических, горно-буровых, скважинных геофизических и иных видов поисковых и оценочных работ.

В закрытых районах с региональным развитием рыхлых или слоистых перекрывающих отложений выходы рудовмещающих пород и структур, а также признаки полезных ископаемых практически отсутствуют, в связи с чем поиски в этих условиях возможны лишь на основе глубинного геологического картирования с помощью картировочного и поискового бурения в комплексе с глубинными структурно-геофизическими исследованиями и скважинными модификациями поисковых методов. На эффективность поисковых методов в значительной степени влияют особенности состава и строения перекрывающих отложений. Например, сложные ситуации при поисках месторождений алмазов возникают в Якутии на площадях преимущественного развития в разной степени намагниченных трапповых образований, в том числе и непосредственно залегающих на кимберлитах. В этих случаях эффективность магнитных геофизических методов поисков коренных месторождений алмазов резко снижается, что требует внесения существенных корректив в применяемый комплекс поисковых методов.

Таким образом, выбор рационального комплекса поисковых методов с целью оптимизации проведения поисковых работ — весьма сложная задача, решение которой зависит от целей работ на каждой стадии геологоразведочного процесса, комплекса признаков объекта, подлежащих выявлению, и конкретных природных условий поисков и обстановок нахождения объектов. При этом рациональный комплекс поисковых работ должен обеспечивать получение максимальной информации для выявления и оценки объектов.

Эффективное решение поисковых задач обеспечивается созданием и использованием в практике прогнозно-поисковых (геологоразведочных) комплексов, представляющих собой технологические схемы реализации геологоразведочного процесса, позволяющие выбирать наиболее рациональные варианты проведения работ с учетом обстановок нахождения объектов поисков и уровня геологической и поисковой изученности рудоносных площадей.

Прогнозно-поисковые комплексы учитывают принятую стадийность геологоразведочного процесса, основанную на принципе соответствия между стадиями работ и их целями, поисковыми объектами разного ранга. Для каждой из стадий геологоразведочного процесса формируются и используются оптимальные комплексы методов, необходимых и достаточных для опознания объекта поисков, поэтому каждой стадии отвечают однотипные по составу блоки прогнозно-поисковых комплексов, а всему процессу — сумма подобных блоков, сопряженных по последовательности выполнения. Каждый блок комплекса представляет систему взаимосвязанных элементов «методы —признаки —объекты», которые должны надежно обеспечивать достижение целей геологоразведочных работ различной детальности.

При формировании блоков решаются следующие задачи: создание прогнозно-геологической модели объекта с набором соответствующих признаков — характеристик модели; разделение признаков на необходимые и дополнительные; оценка опознаваемости объекта прогноза и поисков отдельными признаками и их сочетаниями; оценка выявляемости признаков объекта различными методами (сочетаниями методов), применяемыми в регионе или известными в геологоразведочной практике, с учетом их разрешающих возможностей. В итоге реализации комплекса на каждой стадии геологоразведочного процесса могут быть получены положительные, отрицательные или неопределенные результаты, в зависимости от которых принимается решение. Соответственно о проведении работ последующей стадии, их прекращении или возврате к предшествующей стадии (рис. 2.6.1).

Рис. 2.6.1. Блок-схема стадии прогнозно-поискового комплекса (по А.И. Кривцову): 1 — переход от предшествующей стадии; 2 — стадия работ; 3—4 — методы работ: 3 — обязательные, 4 — дублирующие либо избыточные; 5—6 — признаки объектов: 5 — необходимые, 6 — дополнительные; 7 — связи, методы-признаки и признаки-объекты (основные и второстепенные); 8—10 — результаты работ: 8 — положительные, 9 — отрицательные, 10 — неопределенные; 11—13 — объекты прогноза и поисков:
11 — геологические, 12 — металлогенические, 13 — ресурсы и запасы; 14 — возврат к предшествующей стадии; 15 — прекращение работ; 16 — переход к последующей стадии.

Подобная схема построения прогнозно-поисковых комплексов отражает не только стадийность проведения работ, но и последовательную локализацию поисковых объектов с повышением детальности. Полнота реализации схемы определяется уровнем изученности той или иной территории. В каждом конкретном случае работы должны начинаться с того отрезка геологоразведочного процесса, началу которого отвечает выявление объекта поисков предшествующей стадии. Таким образом, каждой стадии геологоразведочных работ соответствуют однотипные по структуре (но не по содержанию) блоки, а всему процессу — сумма сопряженных блоков прогнозно-поискового комплекса.

Основой прогнозно-поискового комплекса является прогнозно-поисковая модель месторождения искомого геолого-промышленного типа. Доступность элементов модели для обнаружения и применения того или иного варианта комплекса определяются условиями ведения поисков. При оценке опознаваемости объектов необходимо учитывать, что ряд признаков обладает высокой информативностью не в любых обстановках, а лишь в наиболее благоприятных. Объекты могут быть опознаны одним, несколькими или комплексом признаков. Для уверенного выявления объекта при поисках иногда бывает недостаточно установленных признаков. В этом случае проводится доработка геологической модели объекта. Оптимизация в звене «признаки — объекты» в конечном итоге обеспечивает выбор комплекса характеристик, необходимого для уверенного выявления объекта при поисках. Оценка степени выявляемости поисковых признаков теми или иными методами имеет своей целью разделить методы на обязательные, дублирующие и избыточные с исключением из комплекса двух последних категорий.

Оптимизация в звене «методы—признаки» обеспечивает формирование арсенала методов, необходимых для решения задач прогнозно-поискового комплекса соответствующей стадии с наименьшими затратами.  Такая оптимизация в звеньях «признаки—объекты» и «методы —признаки», проведенная в каждом блоке комплекса, позволяет создать полные (основные) варианты комплексов для месторождений ведущих геолого-промышленных типов твердых полезных ископаемых. Вместе с тем различная степень благоприятности геологоразведочных обстановок для выполнения работ по поискам, а также высокая эффективность отдельных методов в некоторых условиях определяют возможность получения сокращенных вариантов реализации комплексов. Эти варианты применимы в тех случаях, когда методы, поставленные на ранних стадиях, могут обеспечить решение задач последующих стадий, даже далеко отстоящих. Кроме того, сокращенные варианты возможны в таких ситуациях, когда на изучаемой площади те или иные признаки выявлены предшествующими работами. Соответственно сокращение определяется исключением части методов конкретных стадий либо отдельных стадий полностью. При этом, однако, следует иметь в виду, что сокращенные варианты приложимы к определенным частям площади, отвечающим указанным условиям, а применение сокращенных вариантов на конкретных участках не исключает необходимость всех работ комплекса на остальной площади.

На каждом этапе полного цикла и сокращенных вариантов прогнозно-поисковых комплексов возможно получение различных результатов решения задач: позитивного (обнаружение объекта поисков), негативного (отсутствие объекта поисков на исследуемой части площади) и неопределенного (недостаток информации для решения задач стадии). Отрицательные результаты требуют прекращения работ на данной части площади. Неопределенные результаты вызывают необходимость возврата к началу предшествующей стадии, критической оценки качества выполненных работ или дополнение ее новыми методами, постановка которых обеспечивает получение однозначных (либо позитивных, либо негативных) результатов. Переориентировка работ в случае получения неопределенных результатов может быть причиной неоправданных многократных возвратов к работам на одних и тех же площадях, что отрицательно влияет на эффективность поисков. Поэтому для осуществления конкретного проекта поисков требуется выбор таких методов, которые либо надежно обеспечивали выявление объектов поиска на соответствующих стадиях, либо уверенно обосновывали их отсутствие на изучаемой площади.

Таким образом, критический анализ используемых комплексов методов, оценка их информативности в отношении выявленных признаков и установление опознаваемости объектов поиска признаками позволяют исключить те методы, которые либо дублируют другие, либо устанавливают второстепенные признаки. С другой стороны, подобный анализ позволяет определить методы, информативность которых столь высока, что они уже на ранних стадиях обеспечивают опознание объектов поисков, принадлежащих к целям работ заключительных стадий. Синтез информации, полученной при названных направлениях оценок методов и признаков, обеспечивает выбор и обоснование оптимальных схем комплексирования.