Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Кафедра геофізики
Звіт
з предмету: Комплексування геофізичних методів
на тему: КГМ при пошуках руд для кольорової та спеціальної металургії
Виконав
студент 4-го курсу
групи Геофізика
Кузнєцов Олексій Ігорович
Київ 2020
Комплекс геофізичних методів при пошуках руд для кольорової та спеціальної металургії: алюмінію, міді, поліметалів, олова, ртуті, рідкісних та радіоактивних металів. Благородні метали: золото (різних генетичних типів), платина.
До рудним (металевим) корисних копалин відносять різні типи мінеральної сировини, з якого технологічно можливо і економічно доцільно видобувати в промислових масштабах метали або отримувати на їх основі інші матеріали, що використовуються в народному господарстві.Рудна геофізика застосовується на всіх стадіях геологорозвідувальних робіт: від регіональних досліджень до обслуговування рудничної геології під час експлуатації родовищ.
Пошуки рудних копалин починаються з аналізу даних вже наявних середньомасштабних (1 : 200 000) геофізичних зйомок (див. 9.2.2), а іноді - з цільової переінтерпретації цих даних. За результатами аерокосмічних зйомок в видимому і інфрачервоному діапазонах частот, аеромагнітних і аерогамма-спектрометричних, польових гравімагнітних, електромагнітних і сейсмічних досліджень встановлюють основні закономірності в розподілі родовищ корисних копалин, зв'язку між положенням рудних поясів, полів і родовищ, рудовмещающих і рудоконтролирующих структур з глибинним будовою земної кори, т. е. вивчається, перш за все, наявність, розташування і геометрія родовищ.
Картовані-пошукові великомасштабні (1 : 50 000) геофізичні дослідження перерахованими вище методами забезпечують уточнення і виділення перспективних на пошук корисних копалин площ, даючи інформацію про формі і змісті рудних покладів (див. 9.2.3).
Пошуково-розвідувальні роботи на рудних родовищах починаються з пошуків в першу чергу великих або середніх рудопроявлений. З числа наземних геофізичних методів для вирішення пошукових і особливо розвідувальних завдань в залежності від природних геолого-геофізичних умов і виду корисних копалин вибирають електророзвідки методами природного електричного поля (ЕП або ПС), профілювання і зондування з використанням викликаної поляризації (ВП), індуктивного низькочастотного ( НЧм), високочастотного (ВЧМ), перехідних процесів (МПП)); високоточну гравірозвідки і магниторазведку; сейсморозвідку методом заломлених хвиль (МПВ); радіометри (гамма і еманаційних зйомки).
Якщо за даними пошуково-оціночних робіт і попередньої розвідки прогнозні запаси корисних копалин на виявленому родовищі достатні, а передбачувані гірничотехнічні умови його видобутку сприятливі, то розробляють техніко-економічне обгрунтування (ТЕО) на детальну розвідку родовищ.
Метою детальної розвідки є вивчення особливостей морфології і внутрішньої будови окремих рудних тіл, що необхідно для підрахунку запасів, оцінки гірничотехнічних і гідрогеологічних умов проведення експлуатаційних робіт. Детальну розвідку здійснюють головним чином з допомогою свердловин і гірничих виробок. На цьому етапі застосовують геофізичні дослідження свердловин з використанням електричних, ядерних, магнітних, теплових, сейсмоакустических методів, геоелектрохіміческімі методи і межскважинной просвічування. В результаті складається геолого-геофізична документація в масштабі 1 : 5000, 1 : 2000, 1 : 1000 для підрахунку запасів і подання матеріалів в Державну комісію по запасах корисних копалин.
У випадках, коли доразведка і експлуатація родовищ супроводжуються проходкою вертикальних і горизонтальних підземних гірничих виробок, іноді застосовують комплекс методів шахтно-рудничної геофізики (методи радіохвильового і сейсмоакустического просвічування, ядерно-фізичні методи і ін.).
При пошуках і розвідці чорних металів використовують комплекс геофізичних методів, серед яких основними є методи магніто-і гравиразведки, електро- і сейсморозвідки . Родовища чорних металів за умовами освіти вельми різноманітні, а складові їх руди мають різними фізичними властивостями. Магнетитові рудні тіла характеризуються високими значеннями магнітної сприйнятливості, щільності і електропровідності. Тому перш за все для їх пошуків і розвідки застосовують магниторазведку, гравірозвідки і електророзвідки. Значення методів електророзвідки підвищується при пошуках слабомагнітних буро-залізистих руд в осадових породах і корі вивітрювання, що відрізняються підвищеною електропровідністю. Сейсморозвідку при пошуках і розвідці чорних металів застосовують в основному для вивчення рельєфу поверхні кристалічного фундаменту і визначення потужності покривних відкладень над рудними покладами.
На малюнку 1 в якості прикладу наведені аномалії магніторозвідки ( Z а ) і електророзвідки методами опорів ( ρ k ) і викликаної поляризації ( η k ) на контактово-метасоматичні родовищі в Гірській Шорії.
Рис. 1. Графіки Z a , η k і ρ k на залізорудному родовищі (по А. З. Горіну):
1 - сланцева товща; 2 - порфірити; 3 - сиеніти; 4 - магнетитові руда
Пошуки родовищ кольорових і особливо рідкісних металів ускладнені тим, що вони містяться в руді в малих концентраціях і слабо проявляються в фізичних полях на денній поверхні. Однак застосування сейсморозвідки (МПВ) і електромагнітних зондувань дозволяє виявляти структури, сприятливі для накопичення кольорових і рідкісних металів. Для прямих пошуків руд вибирають комплекс 2-4 методів з наступних: електророзвідки методами ЕП, КС, ВП, МПП, магниторазведки, гравиразведки, радіометрії, металлометріческой і газової зйомок. На етапі розвідки родовищ бурінням можна застосовувати геоелектрохіміческімі методи , а в ході експлуатації - методи геофізичних просвічування.
На родовищах радіоактивного сировини, різноманітних за генетичними ознаками і умовами залягання, основними пошуковими методами є радіометричні (ядерно-геофізичні). При цьому вимірюється інтенсивність природної радіоактивності ( J ) гірських порід і руд (пішохідна, автомобільна та аерогамма-зйомки, еманаційних зйомка, радіоактивний каротаж свердловин). Іноді використовується магніторозвідка (Δ Z ) і електропрофілювання ( ρ k ) (рис. 2).
Рис. 2. Графіки J , Δ Z і ρ k над ураноносность тектонічними зонами дроблення в ефузивних породах:
1 - елювій-яр; 2 - трахіліпаріти; 3 - трахідаціти і їх туфи; 4 - розривні порушення
До найбільш важливих кольорових металів належать мідь, свинець, цинк, сурма, вісмут, олово, які часто зустрічаються разом.
При пошуках родовищ руд кольорових металів за допомогою геофізичних методів вирішуються наступні задачі:
1. Виділення рудоносної формації, вивчення її складу; визначення меж структурних ярусів і підярусів, а також екрануючих горизонтів.
2. Вивчення рудоносних магматичних, метаморфічних, вулканічних, тектоно-вулканічних і складчасто-блокових структур, регіональних зон зім'яття.
3. Дослідження глибинних розломів, встановлення місць їх перетину.
4. Виявлення рудоперспективних брилових складок, антикліналей і синкліналей другого порядку, місць їх сполучення з тектонічними порушеннями.
5. Виявлення рудоконтролюючих тектонічних порушень, що оперяють глибинні розломи і ускладнюють складчасті структури.
6. Вивчення розвитку магматизму, зв'язку зруденіння з ефузивними і субвулканічними утвореннями, порфіровими інтрузіями і гранітоїдами.
7. Виявлення зон зміни порід: вилуговування та заміщення, розсланцювання, скарнування, окварцування, хлоритизації, серицитизації,
карбонатизації і піритизації.
8. Визначення потужності і складу рихлих відкладів, рельєфу покрівлі складчастого фундаменту.
9. Пошуки вторинних ореолів розсіяння елементів-індикаторів; вивчення їх зв'язку з геофізичними полями.
10. Виявлення зон сульфідної мінералізації, проявів поліметалевого зруденіння.
11. Дослідження рудоносності навколосвердловинного простору, вивчення розрізу свердловин, виділення рудних інтервалів.
12. Виділення рудоперспективних площ і локальний прогноз зруденіння.
СТАДІЇ І ПІДСТАДІЇ РОБІТ.
■ Геологічна зйомка (Крупномасштабі, геокартувальні) с загальним пошуком.
Масштаб 1:50000 – 1: 25000
■ Крупномасштабні пошуки. Масштаб 1:50000-25000
■ Детальні пошуки. Масштаб 1:10000
■ Пошуково-оціночні роботи. Масштаб 1:10000-1:5000
■ Попередня розвідка. Масштаб 1:5000-1:2000
■ Детальна розвідка. Масштаб 1:2000-1:1000
МІДЬ
Основні типи родовищ:
■ Мідно-порфірові молібденсовміщуючі родовища;
■ Стратіформні родовища мідистих пісковиків і сланців;
■ Мідно-колчеданних родовища;
■ Мідно-нікелеві сульфідні родовища;
До другорядних типів відносяться:
■ Жильні родовища і мінералізовані зони дроблення;
■ Скарнові родовища;
■ Мідно-титаномагнетитові;
■ Мідно-карбонатитові
ОЛОВО
Головними регіональними ознаками наявності родовищ олова є розломи, з якими зв’язані масиви гранітоїдів.
Задачами геофізичних методів, крім встановлення існування регіональних ознак олов'яних родовищ, є також пошуки рудопроявів і рудоконтролюючих структурних елементів – зон дроблення, сульфідизації, окварцювання, ороговикування. Важливе пошукове значення мають контакти магматичних і осадових порід, пояси дайок.
ВЛАСТИВОСТІ
■ Оловоносні граніти мають низьку магнітну сприйнятливить (χ <35x10-5) залишкову намагніченість (Q≤ 0,2) та понижену щільність (2,56 – 2, 58 г/см3). Самі низькі значення χ спостерігаються в центральній частині оловорудного поля, де максимальна мінералізація.
■ Вміщуючі осадочно-вулканогенні породи слабомагнітні (χ=(10+50)х10-5), але більш щільні (2,65 – 2,78 г/см3)
■ Електропровідність руд залежить від співвідношення вмісту основних руд і жильних мінералів ( кальцит, кварц, хлорит, турмалін).
При незначній кількості сульфідів і манетита опір 103-106 Ом·м, При великій кількості сульфідів від 0,1 до 100 Ом·м.
СВИНЕЦЬ І ЦИНК
Родовища цих металів мають в основному гідротермальне походження. Руди складаються з галеніту, халькопірита, сфалериту і мають надлишкову густину, високу поляризацію і низький питомий опір. По магнітним властивостям руди не виділяються. Комплекс методів, що використовуються при великомасштабних пошуках поліметалевих руд, включає металометрію, електророзвідку методами ВП і ЕП, а також гравірозвідку. Останнім часом для вивчення структур рудних полів використовують сейсморозвідку МВХ і електророзвідку методом ВЕЗ. Прямим пошуковим методом є геохімічні дослідження.
ЦИНК
Родовища ртуті дуже неконтрастні, у зв'язку з чим дослідження геофізичними методами зводяться до рішення картувальних задач-виділення, простеження і вивчення рудоконтролюючих факторів і зон, навколорудних змін. При цьому використовують високоточну магніторозвідку, електророзвідку (особливо ВП). Провідне значення мають геохімічні методи (в першу чергу, ртутна зйомка).
Найбільш сприятливими для виявлення геофізичними методами є родовища бокситів платформного типу.
Вони приурочені до підвищень рельєфу кристалічного фундаменту і розташовуються найчастіше в районі контактів алюмосилікатних і карбонатних порід. Боксити характеризуються дещо підвищеними магнітними властивостями.
Для виявлення родовищ бокситів на всіх етапах геологорозвідувальних робіт використовують електророзвідку методом ВЕЗ, гравірозвідку, сейсморозвідку КМПВ і магніторозвідку.
Цей комплекс дозволяє знайти найбільш перспективну для розміщення родовищ бокситів геологічну обстановку.
Високоточна магніторозвідка при сприятливих умовах (вміщуючи породи немагнітні) може відігравати роль прямого пошукового методу.
ЗОЛОТО
Найбільш ефективною є магніторозвідка в зв'язку з тим, що золото в розсипах, як правило, супроводжується скупченням мінералів-ферромагнетиков.
Золотоносні розсипи фіксуються позитивними слабо і середнеінтенсивними аномаліями поля: ΔТа - від 20-100 до 400-600 нТл і вище на фоні 10-20 нТл
Електророзвідка СЕП, ВЕЗ, ПП
