основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

ВВЕДЕНИЕ

Большинство экономистов в СНГ в настоящее время относит геологоразведочные работы к сфере материального производства, хотя в результате их проведения непосредственно материальных ценностей не создается. Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых — один из этапов подготовки горнодобывающего производства, подобно проектированию и строительству горного предприятия. Труд геологов реализуется в ценности минерального сырья, добываемого из открытых и разведанных ими месторождений полезных ископаемых. Следует помнить, что научный анализ геологических фактов и наблюдений, их систематика и обобщение, построение геологических прогнозов являются обязательными и важнейшими элементами геологоразведочного производства. Производственно-технические и научные задачи в геологоразведочном производстве органически сливаются. Научнопроизводственное объединение — организационная форма, отвечающая самой сущности геологоразведочных работ.

Для лучшего понимания предмета поисков и разведки как научной дисциплины и ее места среди других геологических наук рассмотрим требования, которые предъявляет к поискам и разведке народное хозяйство.

Задача поисков состоит в нахождении промышленного месторождения полезного ископаемого. Для успешного планомерного научно обоснованного решения этой задачи необходимо:

а) знать закономерности (факторы), контролирующие размещение месторождений в земной коре (поисковые предпосылки);

б) изучить поисковые признаки месторождений в различных условиях; в) разработать комплекс эффективных поисковых методов и уточнить условия применения их в соответствии с поисковыми признаками и

природными условиями района поисков; г) дать обоснованную оценку промышленных перспектив месторож-

дения по данным поисковых работ и своевременно забраковать непромышленные минеральные проявления.

Для выбора рациональных способов вскрытия и систем разработки месторождения, успешного строительства и эксплуатации горнорудного предприятия, а также для наиболее полного и экономически эффективного использования минерального сырья в народном хозяйстве необходимо иметь о месторождении и полезном ископаемом ряд конкретных сведений геологического, горнотехнического, технологического и экономического характера. К ним относятся следующие:

1)форма и размеры залежей полезного ископаемого по простиранию, падению и мощности;

2)элементы и глубина залегания тел полезного ископаемого и взаимоотношения между ними в пространстве;

3)внутреннее строение залежей полезного ископаемого;

4)вещественный состав и качество полезного ископаемого, включая его технологические и технические свойства;

5)состав пород, вмещающих залежи полезного ископаемого, и их горнотехнические особенности (плотность, пористость, устойчивость и др.);

6)гидрогеологические условия месторождения (степень обводненности участка и т. п.);

7)горнотехнические условия вскрытия и отработки месторождения (крепость полезного ископаемого и вмещающих пород, объемная масса, коэффициент разрыхления, газовый и термический режим месторождения).

Получение этих данных возможно в результате соответствующих прямых наблюдений, замеров, анализов и испытаний образцов пород и проб полезного ископаемого. Однако дело осложняется тем, что за очень редкими исключениями в природе отсутствуют месторождения, целиком доступные для наблюдений, и нет однородных месторождений, т. е. таких, где наблюдения, замеры и испытания в одной точке или сечении можно распространить на все месторождение в целом. Для промышленности же необходимы перечисленные выше данные не по отдельным точкам, а по всему месторождению в целом. Кроме того, необходимо знать не только средние значения показателей, но и характер их изменчивости по месторождению.

Одна из основных научных задач разведки — интерполяция и экстраполяция геологических показателей, полученных по отдельным точкам наблюдения, на все месторождение или на определенную его часть. Это является задачей прогноза (предвидения) изменения геологических показателей. Для более точного соответствия построений и предположений разведчика реальной изменчивости геологических показателей такой прогноз должен быть построен на научной основе.

Поэтому первая задача разведки как научной дисциплины заключается во всестороннем изучении месторождений полезных ископаемых в целях выявления закономерностей изменчивости их строения, состава и свойств полезного ископаемого и вмещающих пород.

Научное обоснование разведочных прогнозов и их достоверность зависят от числа точек наблюдений и их пространственного размещения. При недостаточном числе естественных точек наблюдений (обнажений) и необходимости проходки буровых и горных выработок первостепенное значение приобретает выбор места заложения и последовательность их проходки. Очевидно, что достоверность получаемых данных и эффективность разведочных работ будут тем выше, чем в большей степени число и пространственное размещение выработок будут соответствовать природе изменчивости месторождения. Для обоснованной интерполяции и экстраполяции результатов наблюдений по разведочным точкам решающее значение имеют данные геологических съемок, геофизических и геохимических методов разведки. Все эти работы должны проводиться в комплексе с разведочными выработками, составляя единую разведочную систему.

4

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Таким образом, определяется вторая научная задача разведки — разработка разведочных систем, наиболее соответствующих природным особенностям месторождений полезных ископаемых, отвечающих условиям наиболее эффективного (быстрого и дешевого) ведения разведочных работ и получения наиболее достоверных данных.

На практике и первая разведочная задача (прогноз изменчивости геолого-промышленных параметров месторождений по данным геологоразведочных наблюдений), и вторая задача (разработка систем геологоразведочных работ в соответствии с изменчивостью геологических показателей) решаются одновременно.

Следует учитывать еще одну особенность разведки: вначале знания о месторождении недостаточны, прогнозы неопределенны; в ходе разведки уточняются, иногда перестраиваются прогнозы, а затем изменяется система дальнейшей разведки. В связи с этим можно считать, что указанные основные задачи научной дисциплины о разведке месторождений полезных ископаемых тесно взаимосвязаны.

Сущность рассматриваемой дисциплины можно определить следующим образом.

Предмет — промышленные месторождения полезных ископаемых. Задачи: а) прогноз размещения месторождений в земной коре; б)

выявление конкретных промышленных месторождений; в) прогноз изменчивости геолого-промышленных показателей месторождений; г) разработка рациональных систем разведки в соответствии с изменчивостью геологических показателей.

Цель — эффективное удовлетворение практических требований промышленности и всего народного хозяйства по созданию надежно изученной минеральной сырьевой базы.

Основным методом исследования является обычный в геологических науках метод логического анализа явлений в их исторической последовательности и воссоздание, таким образом, условий и истории процессов, определивших эти явления. Вспомогательными служат другие методы моделирования месторождений: графические, математические, экспериментальные. В таком понимании поиски и разведка — раздел (заключительная часть) учения о геологии месторождений полезных ископаемых.

Накопление навыков в поисках и в какой-то мере в разведке полезных ископаемых началось в глубокой древности, с тех пор как человек стал сознательно использовать некоторые минералы и породы, а затем научился их обрабатывать и выплавлять металлы и сплавы. С этой точки зрения поиски и разведка — наиболее древняя отрасль геологии. В дальнейшем умение находить и определять пригодность полезного ископаемого для добычи и использования развивалось вплоть до наших дней в тесной связи с развитием горного и горнозаводского дела.

5

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Важное значение в развитии теоретических основ новой дисциплины имело организационное объединение геологических исследований и геологической съемки с поисками и разведкой в единой геологической службе страны.

Становление рассматриваемой дисциплины нашло отражение в ряде опубликованных капитальных учебных руководств: И. С. Васильева (1929 г.), С. В. Кумпана, И. С. Васильева, Е. О. Погребицкого (1934, 1937 гг.), Н. В. Барышева (1934, 1937 гг.), В. М. Крейтера (1940 г.) и др.

В1924 г. в Петроградском горном институте был прочитан первый в СНГ курс разведочного дела горным инженером К. П. Марковым. С 1927 г. этот курс систематически здесь начал читать инженер-геолог И. С. Васильев.

В1930 г. в Ленинградском горном институте известным специалистом в области прикладной геологии В. В. Котульским была организована кафедра «Разведочное дело», которую затем возглавил С. В. Кумпан.

Вскоре такая кафедра была организована В. М. Крейтером в Московском геологоразведочном институте. В настоящее время в горных, горно-металлургических, политехнических и геологических институтах и университетах страны имеется 11 кафедр поисков и разведки полезных ископаемых. Это не только школы высшего специального образования геоло- гов-разведчиков, но и важные центры научно-исследовательской работы в различных областях науки о поисках и разведке.

Большая исследовательская работа по обобщению материалов поисков и разведки месторождений различных полезных ископаемых ведется также во всех территориальных геологических управлениях и объединениях.

Практические и теоретические вопросы поисков и разведки широко обсуждаются в печати. Только в последние 20 лет издан ряд монографий, учебных пособий и учебников (В. И. Смирнов, В. М. Крейтер, А. А. Якжин, М. Н. Альбов, А. М. Быбочкин, А. П. Прокофьев, М. А. Каждая, В. И. Бирюков, С. Н. Куличихин, П. Н. Трофимов, Е. О. Погребицкий, В. И. Терновой и др.). Вопросам поискового и разведочного дела посвящен журнал «Разведка и охрана недр». Статьи по соответствующей тематике публикуются в «Известиях Высшей школы», «Записках Ленинградского, горного института», в журналах «Уголь», «Горный журнал» и др.

Взарубежных странах выполняются большие объемы поисковых и разведочных рабоот. Техническая их вооруженность высока. Разведочные конторы монополий США, Англии, Западной Германии, Бельгии, Швеции работают не только на территории своих стран, но и в Африке, Латинской Америке и во многих странах Азии. Однако специальных разведочных кафедр в высших учебных заведениях в капиталистических странах, как нам известно, нет, за исключением Мичиганского политехнического института, где соответствующее обучение было организовано в 20-х годах настоящего столетия известным ученым В. Линдгреном. Способы и приемы поисков и разведки публикуются главным образом в виде дополнительных глав к

курсам структурной геологии. Широко распространены справочники по

6

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

технике и методике поисков, опробования и разведки. Данные о результатах разведочных работ и применяющихся при этом методах иногда публикуются при описании месторождений полезных ископаемых.

В свете этих решений основные задачи, которые стоят перед геоло- гами-разведчиками на близкую перспективу, можно сформулировать следующим образом.

1.Обеспечить непрерывное наращивание надежно разведанных запасов всех видов минерального сырья.

2.Улучшить географию минеральных ресурсов страны путем расширения поисков и разведки новых месторождений.

3.Сосредоточить разведку в первую очередь на богатых месторождениях с благоприятными горнотехническими и транспортно-экономи- ческими условиями, высоким качеством сырья, легкой обогатимостью руд и хорошим извлечением металла.

4.Обеспечить комплексное освоение месторождений с учетом использования в промышленности не только главных, но и попутных полезных компонентов, отходов обогатительных фабрик, вскрышных пород и т. п.

5.Выявить новые виды полезных ископаемых, использование которых эффективно в народном хозяйстве.

6.Повысить эффективность, качество поисков и разведки на всех стадиях геологоразведочных работ.

В последние 5—10 лет все более широко развивается добыча различных видов минерального сырья на дне морей и океанов. Добыча ведется как на континентальном шельфе, так и на больших глубинах в открытом океане.

Перспективные запасы некоторых полезных ископаемых (нефти, газа, марганца, меди, железа, никеля, кобальта, титана, алмазов и др.) на дне морей и океанов некоторыми геологами оцениваются значительно выше, чем

впределах суши. Кроме того, запасы полезных ископаемых на поверхности дна морей и океанов непрерывно пополняются в процессе современного осадкообразования. Некоторые полезные элементы и их соединения уже выделяются в промышленных количествах из морской воды, и этот источник минеральных веществ является практически неисчерпаемым. Задачи поисков и разведки полезных ископаемых в области морей и океанов те же, что и на суше: среди общего фона распределения полезного ископаемого следует выделять площади достаточной концентрации в условиях, экономически благоприятных для добычи. Однако способы решения этих задач весьма специфичны. Кроме химических элементов и их соединений, заключенных в естественных минеральных скоплениях в земной коре, на ее поверхности и в гидросфере, в настоящее время представляют интерес в качестве полезного ископаемого скопления в недрах земли и тепловой энергии. Для их использования необходимо вести поиски и разведку, которые также имеют свои особенности.

7

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

В настоящем учебном руководстве мы рассматриваем поиски и разведку твердых полезных ископаемых в пределах суши.

Успешное решение задач поисков и разведки можно обеспечить лишь на основе развития теоретических исследований по всем разделам геологических наук. Отметим главные направления в разработке проблем учения о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, которые могут способствовать успешному решению поставленных практических задач.

1.Разработка и совершенствование учения о геологических предпосылках (закономерностях) как основы для геологических прогнозов, разведки

игеолого-экономической оценки месторождений.

2.Совершенствование методов крупномасштабных геологических прогнозов как основы для проектирования эффективной разведки месторождений и их оценки.

3.Разработка новых более точных и эффективных методов теоретических исследований в разведочном деле, в частности экспериментального

иматематического методов для прогнозирования геолого-промышленных параметров месторождений полезных ископаемых.

4.Разработка методов геолого-экономической оценки месторождений на всех стадиях поисков и разведки.

5.Разработка эффективных методов (и их комплексов) для поисков и разведки закрытых (слепых) залежей и месторождений.

6.Разработка принципиально новых методов геологической документации геологоразведочных выработок в целях машинизации и автоматизации производства документации и ее обработки.

7.Совершенствование и разработка новых методов опробования полезного ископаемого в целях наиболее эффективного, полного и комплексного использования сырья.

8.Совершенствование и разработка новых видов поисковой и разведочной техники.

9.Совершенствование организации поисков и разведки.

В каждом из этих направлений имеется большое число тем и комплексных проблем, которые требуют исследования.

При рассмотрении вопроса о стадиях геологоразведочных работ следует иметь в виду по меньшей мере три обстоятельства: 1) статистика показывает, что примерно только одно из 200 установленных коренных проявлений полезного ископаемого имеет промышленное значение; 2) в начале разведки мы очень мало знаем о месторождении и только в процессе детализации разведки получаем о нем более полные и надежные данные; 3) чем более детально ведутся разведочные работы, тем они дороже и тем больше требуют затрат труда, технических средств и времени.

Таким образом, огромный «отсев», выбраковка месторождений в процессе разведки неизбежны, следовательно, неизбежны и «бросовые» затраты средств на их изучение. Эти затраты следует сводить к минимуму,

8

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

поэтому важно отделять непромышленные месторождения от промышленных на первых стадиях разведочных работ. Но для того чтобы забраковать месторождение, нужны веские основания, а чем сложнее месторождение, тем труднее определить границу между промышленным и непромышленным месторождением.

Кроме того, среди промышленных месторождений следует выделять наиболее благоприятные, надежные, которые подлежат детальной разведке в первую очередь; остальные месторождения могут пока находиться в резерве.

Поэтому неизбежна стадийность геологоразведочных работ. Каждая стадия должна отвечать определенной степени изученности месторождения, позволяющей установить его народнохозяйственное значение, и определяется конкретной общей народнохозяйственной задачей в освоении месторождения. Из этой общей задачи вытекают частные задачи данной стадии геологоразведочных работ. Работы каждой последующей стадии опираются на результаты предыдущей.

Выделение стадии геологоразведочных работ не означает, что после окончания каждой из них работы обязательно приостанавливаются. Процесс разведки может быть и непрерывным, но после окончания каждой стадии следует подвести итоги, оценить результаты работ, определить промышленную ценность месторождения, чтобы обосновать переход к следующей стадии работ.

Геологоразведочные работы были четко разделены на стадии уже давно, с первых шагов развития науки о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых в СНГ. Деление это приводится во всех изданных руководствах и учебниках. Однако на практике стадийность геологоразведочных работ одно время считалась тормозом в разведке месторождений. Существовало мнение, что вновь открытое месторождение необходимо во избежание потери времени немедленно детально разведывать. Это привело к излишним затратам средств на детальную разведку непромышленных или экономически мало эффективных месторождений и увеличению сроков передачи месторождений в эксплуатацию.

Внастоящее время в работе геологоразведочных организаций правильно понята необходимость стадийного подхода к разведке месторождений.

Вметодических указаниях о проведении геологоразведочных работ по стадиям для твердых полезных ископаемых дана следующая их стадийность:

Стадия I. Региональные геологические и геофизические работы. Подстадии:

1-1 —региональные геофизические работы масштаба 1 : 200 000; 1-2 — региональная геологическая съемка масштаба 1 : 200 000; 1-3 — региональная геологическая съемка масштаба 1 : 50 000; 1-4 — глубинное геологическое картирование.

Стадия II. Поиски месторождений полезных ископаемых. Подстадии: П-1—общие поиски;

9

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

И-2 — детальные поиски; П-3 — поисково-оценочные работы.

Стадия III. Предварительная разведка. Стадия IV. Детальная разведка.

Стадия V. Разведка эксплуатируемого месторождения в пределах горного отвода.

Стадия VI. Эксплуатационная разведка.

Региональные геофизические и геологосъемочные работы дают геологическое обоснование для целенаправленных научно обоснованных поисков месторождений полезных ископаемых. В процессе региональных съемок ведутся также и попутные поиски, но при работах масштаба 1 :200 000 и даже 1 :50 000 много месторождений может быть не обнаружено. Так как большая часть площадей является «пустой», то ставить систематические поиски сплошь на всей территории нецелесообразно, а обоснованное выделение перспективных и «пустых» площадей возможно лишь на основе региональных геофизических и геологических съемок. В этом и заключается их главная задача.

Взависимости от степени изученности особенностей геологического строения региона или его частей и перспективности в отношении полезных ископаемых некоторые подстадии регионального геологического изучения могут быть объединены или исключены из общего цикла. В частности, перед каждой стадией необходимо весьма тщательно оценить методы, технические возможности и предполагаемые результаты глубинного геологического картирования в данных конкретных условиях.

Общие поиски имеют целью выявление площадей и участков, перспективных на нахождение полезных ископаемых. Во многих случаях при этом будут выявлены и конкретные их проявления. Задача детальных поисков — выявление всех конкретных проявлений полезных ископаемых. Задача поисково-оценочных работ состоит в определении возможных промышленных перспектив конкретных точек рудопроявлений и «отсеве» всех безусловно бесперспективных. Общей задачей поисковых работ предусматривается создание фонда перспективных проявлений полезных ископаемых в районе для последующей их разведки и освоения.

Взависимости от вида полезного ископаемого, факторов, контролирующих размещение (геологических предпосылок) месторождений, особенностей геологического строения района (особенно характера и степени обнаженности, геоморфологии и т. п.) подстадии поисков можно объединять

иисключать. В любых условиях обязательны поисково-оценочные работы как итог всех поисковых работ.

Главная задача предварительной разведки—геолого-экономическая оценка месторождения в целях определения его промышленного значения, очередности детальной разведки и промышленного освоения.

На стадии детальной разведки месторождение должно быть изучено с

полнотой и достоверностью, необходимой для составления проекта,

10

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»