2.3. Уровни строения месторождений

Месторождения полезных ископаемых представляют собой сложные природные объекты, требующие системного подхода. На месторождениях можно выделить несколько уровней строения, различающихся размером и характером проявления неоднородностей слагающих их частей. Изучение уровней строения месторождений играет большую роль при разведке.

На необходимость выделения различных порядков неоднородностей месторождений полезных ископаемых обратили внимание Л.И.Четвериков [39] и А.Б.Каждан [8]. Они рассматривают месторождение как природную систему, состоящую из нескольких уровней строения. Каждый уровень строения имеет специфическую неоднородность слагающих его частей или элементов, причем элементы одного уровня являются частью элементов более высокого уровня и, в свою очередь, состоят из элементов более низкого уровня. Количество уровней неоднородности определяется, с одной стороны, особенностями строения месторождений, с другой стороны, практическими потребностями их изучения. На большинстве месторождений достаточно выделять шесть уровней строения (табл.4).

Месторождение  это объект разведки первого порядка. Оно обычно состоит из нескольких (иногда десятков и даже сотен) рудных тел, которые являются элементами неоднородности и слагают следующий уровень строения месторождения.

Таблица 4

Схема уровней строения месторождения

Уровень строения	Элемент неоднородности	Ориентировочный размер элемента, м
1. Месторождение (минерализованная зона)	Рудное тело	n(10^2-10^4)
2. Рудное тело (тело полезного ископаемого)	Морфологически или ка­чественно обособленный участок рудного тела	n(10^0-10^2)
3. Участок рудного тела (технологический тип, промышленный сорт руды)	Однородная по качеству часть рудного тела (природный тип руды)	n(10^-1-10^1)
4. Однородная часть рудного тела (природный тип руды)	Минеральный агрегат	n(10^-3-10^-1)
5. Минеральный агрегат	Минеральный индивид	n(10^-4-10^-2)
6. Минеральный индивид	Молекулярный или химический состав минералов (руды)	Менее n10^-5

Рудные тела разделены между собой участками безрудных или слабо оруденелых вмещающих пород, изучение которых играет большую роль в понимании структуры месторождения, в оконтуривании и увязке рудных тел. Совокупность рудных тел и вмещающих пород можно рассматривать как минерализованную зону.

Следует отметить, что в понятие "месторождение" вкладывается двойной смысл. С одной стороны, месторождение  это экономическое понятие, оно характеризуется количеством и качеством минерального сырья и служит отдельным объектом разведки и экономической оценки. С другой стороны, месторождение как геологический объект земной коры сложено совокупностью рудных тел и разделяющих их вмещающих пород. В процессе разведки вначале месторождение изучается с точки зрения геологии, а потом дается его экономическая оценка.

На крупных месторождениях и в бассейнах (угольных, железорудных и др.) отдельными объектами разведки и экономической оценки служат карьерные или шахтные поля, т.е. части месторождений.

Рудные тела состоят из элементов неоднородности следующего порядка. Чаще всего это природные типы руд, точнее, тела, сложенные ими. Их пространственное размещение определяет внутреннее строение рудных тел, типов руд. Даже на тех месторождениях, где природные типы руд не выделяются (что является недостатком разведки), принято различать руды по их структуре, текстуре и минеральному составу.

Природные типы руд различаются между собой по минеральному составу, текстуре и структуре и слагают однородные по качеству части рудных тел. Они лежат в основе организации опробования: границы секционных или рядовых проб обычно совпадают с границами природных типов руд.

Минеральные агрегаты  следующий уровень строения рудных тел. Это моно- или полиминеральные скопления, определенным образом размещенные в руде (в виде вкрапленности, гнезд, прожилков, прослойков и пр.) и создающие ее текстуру. Минеральные агрегаты играют существенную роль при переработке руд путем дезинтеграции и обогащения. Поэтому изучению и описанию минеральных агрегатов придается большое значение при технологическом опробовании руд.

Минеральные агрегаты состоят из минералов, точнее, из минеральных индивидов (зерен), которые служат элементами неоднородности следующего порядка.

Минеральный состав руды определяет область ее использования и способ переработки. Размер и характер зерен минералов, их физические свойства оказывают большое влияние на обогатимость руд. Изучение минерального состава и свойств отдельных минералов входит в сферу минералогического опробования.

Минеральные индивиды, как правило, обладают неоднородностью, они могут иметь зональное, секториальное или двойниковое строение, содержать тонкие включения или каемки других минералов. Но чаще всего представляет интерес состав минералов и руды на молекулярном или атомарном уровне. Состав минералов определяет форму нахождения компонентов и способ их извлечения из руды. Если компонент образует собственный минерал (например, медь в халькопирите, свинец в галените, цинк в сфалерите и т.д.), то он может быть извлечен из руды путем механического обогащения. Если же он присутствует в изоморфной форме (например, кадмий в сфалерите, рений в молибдените и т.д.) или в тонких включениях (сотые доли миллиметра и менее), то его можно извлечь только путем химической или металлургической переработки руды. Из некоторых минералов извлекать компоненты технологически трудно или экономически невыгодно (например, железо из силикатов и сульфидов, медь из силикатов и карбонатов и т.д.), что вызывает их потери при переработке руды и влияет на оценку месторождений. Поэтому при опробовании изучается химический состав не только руды, но и минералов, чтобы определить, в каких минералах и в каком количестве находятся содержащиеся в них компоненты.

Приведенная схема уровней строения месторождений не претендует на универсальность. Могут быть другие классификации строения, но системный подход сохраняет свое значение при изучении любого месторождения.

Элементы неоднородности каждого порядка характеризуются какими-то размерами, которые колеблются в больших пределах (табл.4). К этому можно добавить, что природные объекты часто обладают анизотропией, и их размеры по разным направлениям могут существенно различаться. Например, размер пластообразных рудных тел по простиранию и падению в десятки и сотни раз больше их мощности, а длина минеральных индивидов столбчатого или волокнистого облика может быть в десятки-сотни раз больше их поперечника.

Размеры элементов неоднородности определяют сеть наблюдений и размеры проб при разведке месторождений. Чтобы выявить и изучить элементы неоднородности какого-либо порядка, расстояние между пунктами наблюдений и размер проб должны быть заведомо меньше размеров этих элементов. Если размер проб больше элементов неоднородности, то объект внутри проб воспринимается как условно однородный. Поэтому существует зависимость между размерами элементов неоднородности и методами их изучения. Так, месторождения, рудные тела и их внутреннее строение изучают с помощью разведочных выработок (скважин, горных выработок), располагаемых на определенном расстоянии друг от друга. Изучение же минеральных агрегатов и индивидов осуществляется либо под микроскопом в шлифах и аншлифах, либо путем отбора и исследования мономинеральных проб.

Совокупность разведочных выработок и разнообразных проб образует разведочную систему, с помощью которой изучается природная система  месторождение. Важнейшая проблема, от которой зависит эффективность разведки, состоит в том, как выбрать разведочную систему и ее параметры и как наилучшим образом совместить ее с природной системой  месторождением, чтобы получить максимум полезной геологической информации при минимуме затрат.