Геологическая разведка. Методы разведки Что такое геологическая разведка география 6

Лекция №17

Задачи, методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

План:

I. Стадии поисковых работ.

1. Региональное геологическое изучение.

2. Геологосъемочные работы.

3. Поисковые работы.

4. Поисково - оченочные работы.

II. Стадии разведочных работ.

1. Предварительная разведка.

2. Детальная разведка.

3. эксплуатационная разведка.

4. Доразведка.

Ключевые слова: Съемка, поисковые, разведка, региональное, стадия, масштабы, геофизическое, исследование, оценочные, элементы геологических тел, поисковые предпосылки, поисковые признаки, критерии, прогнозные ресурсы, категории запасов.

Геологическое строение территорий (района). Месторождений определяется в процессе проведения геологоразведочных работ. Геологическая съёмка и поиски являются составной частью этих работ, которые в целях рационального и экономичного ведения выполняется по 8 стадиям.

1) Региональное геологическое изучение

а) региональные геолого-геофизические исследования масштаба 1:1000000

б) регионально - геофизические, геолог- съёмочные, гидрогеологические и инженерно геологические работы масштаба 1:200000.

2) Геологосёъмочные работы масштаба 1:50000-1:25000

3) Поисковые работы

4) Поисково-оценочные работы

5)Предварительная разведка

6) Детальная разведка

7)Эксплуатационная разведка

8) Доразведка

9) Эксплуатационная разведка

Последние 4 стадии касаются разведочных работ. Главной задачей геологической съёмки любого масштаба является составление геологической карты, графически отображающей элементы геологических тел, фиксируемых на земной поверхности или определённом глубинном срезе. Последний, может совпадать с подошвой или кровлей стратиграфического горизонта или поверхностью какого-нибудь геологического образования.

В процессе геологической съёмки и анализа составленных геологических карт выявляют благоприятные для рудообразования факторы, которые используют в качестве поисковых предпосылок. К ним относятся климатические, стратиграфические, геофизические, геохимические, геоморфологические, магматические и другие показатели. Всё это указывает на возможность обнаружения месторождений полезных ископаемых.

Поисковые признаки - это локальные факторы, прямо или косвенно указывающие на присутствие полезных ископаемых. Геологическое картирование масштаба 1:50000 сопровождается общими поисками полезного ископаемого, которые можно ожидать исходя из благоприятных геологических предпосылок. Общей задачей поисков являются обнаружение и геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых.

Методы поисков разнообразны и применяются обязательно в комплексе с учётом ландшафтных и других условий и видов полезных ископаемых. Возможности их применения обусловлены местом проведения поисков по отношению к земной поверхности. Они могут вестись из космоса, воздуха, скважин и горизонтов подземных горных выработок.

Наземные методы являются наиболее достоверными, разнообразными и широко распространёнными в практике геологоразведочных работ. К ним относится крупномасштабное картирование, геохимическое, геолого-минералогические, геофизические и горно-буровые методы.

Горно-буровые методы самые достоверные из других поисков методов. Они позволяют определить в первом приближении геолога - структурные условия локализации тел полезных ископаемых, их морфологию, размеры и вещественный состав, проследить изменчивость этих параметров, произвести оценку прогнозных ресурсов и подсчёт запасов по категории С 2 .

Поисковые работы проводятся на перспективных площадях в пределах известных и потенциальных рудных полей, а так же бассейнов осадочных полезных ископаемых. Поисковые работы проводятся комплексом перечисленных методов, исходя из ландшафтных и геологических особенностей расположения месторождений, вида полезных ископаемых и его промышленно - генетического вида. В результате работ составляются в масштабе от 1:25000 до 1:5000 и разрезы, оценивающие прогнозные ресурсы полезного ископаемого по категории Р 2 , а на хорошо изученных участках - по категории Р 2 . Поисково-оценочные работы выполняются на участках, получивших положительную оценку при общих поисках или поисковых работах и по заявкам первооткрывателей. На этой стадии определяется геолог - промышленный тип месторождения, ориентировочно m его контур в плане - с экстракцией на глубину, что даёт основание подсчитать запасы категории С 2 и оценить прогнозные ресурсы полезного ископаемого по категории Р 2 .

В результате проявление или отбраковывают, или излагаются технико-экономические соображения о перспективах выявленного месторождения, позволяющие принять обоснованное решение о целесообразности и сроках проведения предварительной разведки

Разведка месторождений полезных ископаемых . Цель разведки - выявление промышленных месторождений полезного ископаемого, получение разведанных в недрах запасов минерального сырья и других данных, необходимых и достаточных для рационального и последующего функционирования горнодобывающих и перерабатывающих предприятий.

Этой цели на каждом этапе экономического и социального развития страны отвечают общие задачи.

Стадии разведки. Разведочные работы более трудоёмкие и дроргостоящие, чем поисковые. Выделяются 3 стадии разведки: 1) предварительная; 2) детальная 3) эксплутационная и 4)доразведки (после эксплутационной разведки). Предварительная разведка проводится после поисково-разведочной стадии и продолжает их на более высоком уровне для получения достоверной информации, способной обеспечить надёжную геологическую, технологическую и экономически обоснованную оценку промышленной значимости месторождения. На этой стадии уточняются геологическое строение месторождения, общие его размеры и контуры. Составляются крупномасштабные (до 1: 500) геологические карты.

Основным направлением является разведка месторождения на глубину до горизонтов, доступных для разработки (путём закладки буровых скважин, подземными горными выработками геофизические исследования, отбираются технологические породы для лабораторных испытаний). Выясняются морфология тел полезных ископаемых, их внутренние строение, условия залегания и качественных. Кроме того, изучают гидрогеологические, инженерно - геологические, горно-геологические и другие природные условия, влияющие на вскрытии и разработку месторождения. Такая изученность должна обеспечить возможность подсчёта запасов по категории С1 и С2. По результатам предварительной разведки разрабатываются временные кондиции, и составляется технико-экономический доклад о целесообразности промышленного освоения месторождения и проведения на нём детальной разведке.

Детальная разведка проводится на месторождениях, положительно оценённых предварительной разведкой и намеченных к промышленному освоению в ближайшие 5 -10 лет. Она подготавливает месторождения для передачи в промышленное использование в соответствии с требованиями классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. По результатам детальной разведки составляется технико-экономическое обоснование постоянных кондиций. Согласно утверждённым кондициям выполняется подсчёт запасов полезного ископаемого с представлением его в Государственную комиссию по запасам при Министерстве геологии РУз.

Месторождения с утверждёнными запасами в требуемых количествах предаются в промышленное освоение отраслевым министерством. Доразведка разрабатываемого месторождения сосредотачивается на менее изучаемых участках: глубоких горизонтах, телах или залежах. Эксплуатационная разведка начинается с момента организации добычи полезных ископаемых и продолжается в течение всего период разработки месторождения. По отношению к добычным работам она может быть опережающей или сопровождающей. Здесь уточняются контуры тел полезных ископаемых, их условий залегания, внутреннее строение, качественная характеристика и количество запасов, пространственное положение промышленных типов и сортов, руд гидрогеологические, горно-геологические и другие факторы разработки месторождений.

Технические средства разведки. Это канавы, траншеи, расчистки, шурфы (поверхностные) и штольни, шахты квершлаги, штреки, рассечки (подземные) и буровые скважины и геофизические методы разведки. Наиболее информационными являются горные выработки, пройденные вкрест простирания рудоносных структур тел и залежей (канавы, шурфы) и другие выработки (траншеи, штреки и др.) пройденную по простиранию и падению рудных тел залежей позволяет проследить по эти направлениям изменчивость их морфологии качественного состава. Шахты с целью разведки проходят редко, чаще их назначение совмещается с отбором больших объёмных технологических проб для заводских испытаний или пробной эксплуатацией. Это так называемые разведочно-эксплуатационные шахты. Буровые разведочные скважины являются универсальным, техническим средством разведки. При вращательном бурении обеспечивается получение керна (ненарушенного столбика горной породы внутри трубы). Такое бурение называется колонковым. Что является основным видом разведочного бурения на рудных месторождениях. Скважины колонкового бурения могут быть вертикальными, наклонными и горизонтальными. Выбор бурового агрегата и конструкции буровой вышки зависит в основном от проекторной глубины разведочных скважин и условий (станки 300 м, ЗиФ).

Система разведки факторы, влияющие на их выбор. Изучение геологических свойств месторождений на разведочных стадиях проводится с применением большого объёма буровых скважин и горных выработок.

1. Линейное подсечение . Это совокупность отдельных пресечений рудного тела скважинами и горными выработками по одному из 3 направлений (мощь, простирание, падение). Наиболее информационным является направление простирания рудного тела, совпадающее с её мощностью. Получение разведочных данных по 3 направления позволяет оценить объёмную изменчивость геологических свойств месторождений. Провести графическое и объёмное моделирование, построив системы поперечных и продольных разрезов, погоризонтальных планов и блок- диаграмм.

2. Группа буровых систем является универсальной, экономии обеспечивает получение полной информации на месторождениях, имеющих значительные размеры тел полезных ископаемых.

3. Группа горных систем. Здесь выделяют системы канав, шурфов, разведочных шахт.

4. Группа горно-буровых систем характеризуется применением в различных сочетаниях горных выработок и буровых скважин.

Факторы, влияющие на выбор систем разведки, подразделяются на геологические, горно-технологические и географо-экономические: а) Основной фактор – геологический – это структурно – морфологические особенности месторождения (формы, размеры, строение); б) горно-технологические факторы обуславливают способы вскрытия и технологию разработки месторождения, исходя из горно-геологических, гидрогеологических условий месторождения; в) географо-экономические факторы оказывают наибольшее влияние на выбор разведочных систем в трудоспособных или отдалённых районах с суровыми климатическими условиями, со слабым развитием производительных сил.

Методы разведки:

Основными методами разведки являются:

1. Детальное геологическое картирование

2. Линейные подсечения тел полезных ископаемых системами буровых скважин и горных выработок.

3. Геофизические исследования в горных выработках и скважинах.

4. Геохимические и минеральные исследования.

Геологическое картирование производится на топографической основе масштаб от 1:10000 до 1:500 при этом на геологическую карту наносится привязка обозначений, разведочные скважины (при помощи теодолитных ходов и геометрического нивелирования) отмечается маркирующие горизонты, контуры тел, элементы технологических нарушений и т.д.

Линейные подсечения тел полезных ископаемых осуществляются либо разведочными системами буровых скважин, либо системами горно-разведочных выработок. Ценной для разведки является геологическая информация, получаемая в процессе проходки разведочных выработок и бурения скважин.

Геофизические исследования в скважинах и горных выработках являются универсальным, по комплексу решаемых задач. Они используются при коррекции геологических неоднородностей. Широко применяется «каротаж», который основан на воздействии локальных естественных и искусственно вызванных физических полей внутри скважин на специальный зонд в датчиках которого возникают сигналы, предающиеся по кабелю к регистрационным и обрабатывающим наземным приборам. Определяется самопроизвольной поляризацией, кажущиеся сопротивлений, радиоактивность пород в разрезе скважины (галса каротаж), изменения магнитного поля по вертикали, изменение теплового режима (термический каротаж) и др.

Геологические исследования производятся с целью увязки рудопродуктивных зон, оценки рудоносности глубоких горизонтов и др. Минералогические исследования направлены на решение следующих задач:

1. Определение полного минерального состава руд и околорудных пространств

2. Выделение по особенностям минерального состава, текстурам и структурам руд их природных типов.

3. Изучение минералогической зональности в дополнение к геохимической.

Контрольные вопросы:

1. Какие задачи геологической съёмки месторождения?

2. Для чего производится детальная разведка месторождения?

3. Что такое - рудное тело, рудоносная структура?

4. Поперечный и продольный разрез месторождений?

5. Что даёт геологические информации при проектировании разработок месторождения?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мильнучук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

Издание: Недра, Москва, 1971 г., 344 стр., УДК: 550.8+622.275/.276 (071.1)

Язык(и) Русский

В книге изложены геологические основы поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений в объеме, необходимом для инженеров-экономистов нефтяных промыслов и газовых месторождений. В ней содержатся сведения по геологии нефти, гидрогеологии п физике пласта. Большое внимание уделяется описанию геофизических методов исследования скважин. Подробпо описаны геологические основы разработки нефтяных месторождений и системы разработки характерных типов нефтяных залежей. Уделено внимание методам планирования добычи нефти, экспресс-методам расчета добычи нефти при перспективном планировании.

Книга предназначена для студентов нефтяных вузов и факультетов. Она может быть использована также инженерно-техническими работниками нефтяной промышленности и сотрудниками научно-исследовательских институтов

Издание: БГУ, Минск, 2001 г., 120 стр., УДК: 550.832(075.8)

Язык(и) Русский

В учебном пособии освещены основные вопросы методики поисков, разведки, опробования и оценки месторождений минерального строительного сырья – песка, песчано-гравийного материала, глин и др. Даны рекомендации по применению и комплексированию геологических, геофизических и дистанционных аэро- и космогеологических методов, а также методика исследования залежей минерального строительного сырья в различных геологических условиях. Особое внимание уделено специфике поисков и разведке строительного сырья в четвертичных отложениях на территории Беларуси.

Предназначено для студентов геологических специальностей БГУ. Им могут пользоваться геологи производственных организаций, занимающиеся поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых

Издание: ОГУ, Оренбург, 2013 г., 102 стр., УДК: 550.812.14 (076.5)

Язык(и) Русский

В учебном пособии представлены задачи и упражнения по поискам, разведке и геолого-экономической оценке месторождений, методика составления курсового проекта и образец выполнения курсового задания.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 130101.65 – Прикладная геология

Издание: Санкт-Петербургский государственный горный институт, Санкт-Петербург, 1983 г., 117 стр., УДК: 550.849.082.75 (075.80), ISBN: 5-230-19525-8

Язык(и) Русский

Со времени выхода из печати в 1960 г. первого издания геоэлектрохимические методы получили дальнейшее развитие. Разработаны физико-математическая теории этих методов, новые способы поляризации, используемые в КСПК (циклическая, потенциодинамическая и др.), внедрен метод ВСПК, созданы новые модификации метода ЧИМ и полярографического каротажа, освоен выпуск усовершенствованной аппаратуры. Расширяется область применения методов, включая их использование в Канаде, Австралии, КНР, Индии и других странах.

В связи с этим а настоящее второе издание включены новые разделы, а старые существенно переработаны и дополнены.

Учебное пособие по курсу „Спецглавы электроразведки: геоэлектрохимические методы" предназначено для студентов специальности 08.02 „Геофизические методы поисков и разведки" н может быть использовано слушателями ФПК и специализированных курсов, а также, аспирантами

Издание: Недра, Москва, 1986 г., 324 стр., УДК: 550.08 (083)

Язык(и) Русский

Приведены основные сведения о месторождениях твердых полезных ископаемых, современных методах их поисков и разведки, данные по геологической документации, опробованию и подсчету запасов. В третьем издании (2-е изд.- 1974) обновлено содержание разделов, введена глава об основных направлениях и стадийности геологоразведочных работ, изложены новые требования по экономической оценке месторождений; последние данные по методике и технике опробования.

Издание: Высшая Школа, Москва, 1967 г., 166 стр., УДК: 553.982

Язык(и) Русский

В книге рассмотрены основные методы изучения, обработки и обобщения фактического материала, полученного в процессе поисковых и разведочных работ на нефть и газ в различных нефтегазоносных провинциях. Значительное внимание уделено проектированию поисковых и разведочных работ и оценке результатов их на каждой стадии изучения как месторождения в целом, так и отдельных залежей. Этот раздел иллюстрирован примерами из практики поисков и разведки на территории нашей страны.

Пособие предназначено для студентов геологоразведочных и нефтяных вузов и факультетов, а также для инженерно-технических работников, занимающихся поисками нефтяных и газовых месторождений и разведкой их залежей.

Издание: Недра, Москва, 1977 г., 405 стр., УДК: 550.8(075.8)

Язык(и) Русский

Второе издание книги при сохранении общего объема по структуре и содержанию принципиально отличается от первого. Из книги полностью исключена специальная часть, в которой рассматривались вопросы поисков и разведки некоторых видов полезных ископаемых. В настоящее время приведение таких выборочных данных неоправданно, так как после выхода первого издания в советской печати появилось много обстоятельных монографий практически по всем видам минерального сырья.

С учетом современных достижений переработаны и дополнены главы, посвященные поискам и разведке месторождений полезных ископаемых.

Книга рассчитана на студентов-геологов и представляет интерес для работников геологоразведочных и горных предприятий.

Редактор(ы): Погребицкий Е.О.

Издание: Недра, Москва, 1975 г., 216 стр., УДК: 550.8(076.5)

Язык(и) Русский

Первое издание задачника осуществлено в 1966 г. В настоящее издание вошли лучшие задачи из первого издания, а также ряд задач, составленных за последующий период. При этом по отдельным месторождениям или районам составлены комплексные задачи, включающие ряд частных задач, последовательно и во взаимосвязи освещающих многие вопросы поисков, разведки, опробования, подсчета запасов и геолого-экоиомической оценки месторождений Все разделы сопровождаются методическими указаниями, в которых приводится пример решения типичной задачи. На задачи, имеющие числовое решение, даются ответы

Задачник рассчитан на студентов геологоразведочных вузов и факультетов.

РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ твёрдых полезных ископаемых (а. mineral exploration; н. Prospektion der Mineralienlagerstatten, Erkundung der festen Воdenschatze; ф. prospection des gisements mineraux, exploration des gotes mineraux; и. prospeccion de yacimientos de minerales, exploracion de depositos de minerales) — комплекс работ, проводимых с целью определения промышленного значения месторождений полезных ископаемых , получивших положительную оценку в результате поисково-оценочных работ.

Резервом пополнения объектов разведки являются также ранее разведывавшиеся, но по различным причинам отнесённые за баланс . Их повторная ревизия (переоценка), осуществляемая на основании новых геолого-генетических концепций, изменения конъюнктуры, появления более совершенных средств разведки месторождений и новых технологических схем и переработки минерального сырья , позволяет обосновать иногда передачу некоторых из числа таких ранее изучавшихся объектов под предварительной разведкой месторождений без проведения дополнительные полевых работ. В ходе разведки месторождений устанавливаются геолого-промышленные параметры месторождений, необходимые для их промышленной оценки, проектирования строительства горнодобывающих предприятий, обеспечения эксплуатационных работ и переработки извлекаемых полезных ископаемых Так, например, определяется морфология тел полезных ископаемых, что имеет первостепенное значение для выбора системы последующей их разработки. Устанавливаются контуры тел полезных ископаемых с учётом геологических границ (контакты литологически различных пород, поверхности разломов и др.) и по данным опробования (см. ), среднее содержание основных и попутных компонентов, наличие вредных примесей, характер распределения полезных ископаемых и др.

Способы разведки месторождений определяются набором соответствующих технических средств, обеспечивающих получение максимально полной информации по разведочному пересечению или геологическому объёму в целом. При предварительной разведке основным видом работ является бурение: ударное (при разведке россыпей), колонковое (керновое и бескерновое), глубокое; в особо сложных случаях (как правило, при разведке месторождений руд цветных и редких металлов) используются глубокие шурфы , мелкие шахты , штольни . Их назначение — подтверждение данных разведочного бурения, уточнение строения наиболее сложных участков месторождения, отбор технологических проб. Детальная разведка и доразведка месторождений осуществляются, как правило, на основе бурения; на некоторых объектах проходятся также глубокие разведочные и разведочно-эксплуатационные шахты. Основные виды работ при эксплуатационной разведке — горные выработки (горизонтальные, вертикальные и наклонные) и подземные (обычно короткометражные) скважины — колонковые и перфораторные (бескерновые). Для получения максимальной информации о строении месторождений и закономерностях размещения полезных ископаемых при минимальной затрате средств разведочные горные выработки располагают таким образом, чтобы они пересекали всю мощность перспективной зоны (горизонта, структуры), а разведочные профили (группы разведочных пересечений) — преимущественно вкрест простирания последних.

Набор технических средств разведки месторождений определяется видом работ: это канавокопатели и многоковшовые экскаваторы для проходки канав и траншей, бульдозеры для проведения расчисток и вскрытия коренных обнажений, а также траншейной разведки россыпей , комплекты самоходного оборудования для проходки шурфов и картировочно-поисковых скважин, спуско-подъёмные механизмы для проходки глубоких шурфов и шахт, различные типы буровых станков для бурения разведочных скважин, автоматизированные устройства для отбора и анализа проб, полевая геофизическая аппаратура с ЭВМ для оперативной обработки получаемых данных и др.

Непременной составной частью геологоразведочных работ на всех стадиях является камеральная обработка материалов. По материалам первичной геологической документации и опробования составляются сводные погоризонтные планы и разрезы — основа подсчёта запасов полезных ископаемых . Эти же данные используются для составления детальных геолого-структурных карт, на базе которых строятся прогнозные карты , являющиеся основой при составлении проектов дальнейших работ.

Основной объём работ по предварительной и детальной разведке месторождений, а также в необходимых случаях их доразведки выполняется организациями Министерства геологии CCCP за счёт средств госбюджета. Разведка некоторых месторождений, главным образом местных строительных материалов , проводится по хозяйственным договорам с заинтересованными организациями. Эксплуатационная разведка осуществляется промышленными организациями; основной объём затрат на её проведение падает на себестоимость выпускаемой продукции. При разработке месторождений происходит частичный возврат средств, затраченных ранее на разведку Министерством геологии (по ставкам возмещения, утверждаемым для каждого вида полезного ископаемого раздельно).

Требования к работам, выполняемым на каждой стадии разведки месторождений, сформулированы в соответствующих методических указаниях, утверждённых Министерством геологии CCCP. Результаты разведочных работ (сведения о запасах месторождения, качестве и степени технологичности слагающих его полезных ископаемых, технико-экономических условиях разработки, результаты экономических расчётов по инфраструктуре проектируемого предприятия, себестоимости продукции и др.) должны гарантировать оправданность затрат на промышленное освоение месторождения и окупаемость капиталовложений. При обнаружении крупных и богатых месторождений, особенно дефицитных видов минерального сырья, допускается совмещение отдельных стадий разведочных работ. На очень сложных по своему геологическому строению месторождениях полезных ископаемых (пьезооптическое сырьё, руды благородных и некоторых редких металлов и др.) разведка месторождений осуществляется с попутной отработкой выявляемых тел полезных ископаемых. В этом случае запасы подсчитываются обычно лишь по низким категориям.

Методические приёмы разведки месторождений новых видов твёрдых полезных ископаемых (например, расположенных на дне морей и океанов) имеют свои специфические особенности (см. Морская разведка месторождений).

Размеры затрат на разведку месторождений зависят от масштабов месторождений, от степени их геологической сложности, типа и вида полезных ископаемых, экономической освоенности района и других факторов и могут достигать многих десятков млн. рублей. В целом на долю разведочных работ приходится не более 40% ассигнований на геологоразведочные работы, в т.ч. на предварительные разведки месторождений — более половины.

Впервые курс лекций по разведке месторождений ("разведочному делу") был прочитан в 1924 в Петроградском К. М. Марковым. В 30-х гг. Н. В. Арсеньевым, Н. В. Барышевым, И. С. Васильевым, С. В. Кумпаном и др., а в 50-60-х гг. В. М. Борзуновым, А. Б. Кажданом, И. Д. Коганом, К. В. Мироновым, Е. О. Погребицким, А. П. Прокофьевым, В. И. Смирновым, П. А. Шехтманом, А. А. Якжиным и др. был издан ряд учебных и методических руководств, а также монографических работ. Курс методики разведки месторождений читается во многих геологических вузах, в ряде их созданы кафедры соответствующего профиля. Методика разведки месторождений синтезирует опыт смежных геологических наук (геологии полезных ископаемых, структурной геологии и др.), широко использует современные методы исследования, в частности математические (с применением ЭВМ).

Постоянно развиваясь на основе многолетнего опыта смелых и упорных практиков. С давних времён они положили начало ремеслу добычи полезных ископаемых из земных недр, постепенно разведывая новые ресурсы и открывая методы их выработки. Геологи-современники ушли далеко вперёд в плане знаний и технологий. Однако при всём нынешнем прогрессе эта работа по-прежнему требует немалых умственных, физических и финансовых затрат.

Объёмный комплекс работ для стратегических целей

Поиски, обнаружение и сложная техническая подготовка к дальнейшему освоению месторождений полезных ископаемых - вот наиболее ёмкое описание всего комплекса геологоразведочных работ, сложная и многогранная структура проведения которых делает эту сферу достаточно закрытой по отношению к тем, кто не имеет малейших специализированных знаний.

Основной целью ГРР является изучение способов разведки и добычи полезных ископаемых с максимально эффективными и экономически рациональными результатами. При этом обязательно учитывается и состояние окружающей среды - наносимый ей вред правила геологоразведочных работ сводят к минимуму.

Помимо этого, геологические службы и организации нередко оказываются смежные услуги изучения недр для строительства различных подземных сооружений, проводят инженерно-геологическое изучение отдельных территорий в частном порядке, подготавливают места безвредного захоронения вредных производственных отходов.

Краткий исторический очерк

Поиск и разведка полезных ископаемых (в частности, благородных и цветных металлов, а позже ещё и чёрных) осуществлялась человеком ещё с глубокой древности. Наиболее ранний и полный опыт по проведению геологоразведочных работ на землях средневековой Европы представил в своих трудах немецкий учёный Георг Агрикола.

Первые документально зафиксированные ГРР в России были проведены на реке Печоре в 1491 году. Наиболее мощный толчок к развитию этой отрасли в отечественной практике был дан лишь спустя пару столетий, в 1700 году. Этому способствовало издание «Приказа рудокопных дел» Петра I. Дальнейший уклон на более научную основу русской геологической разведки был заложен Михаилом Ломоносовым. В 1882 году создаётся первое государственное геологическое учреждение России - Геологический комитет. Его же сотрудникам спустя десять лет, в 1892 году, удалось создать первую геологическую карту европейской части страны в масштабе 1:2 520 000. Примерно в этот же период начинает формироваться теория разведки нефти, подземных вод, твёрдых пород полезных ископаемых и россыпей.

С наступлением советского периода геологическая служба перетерпела значительные перемены. Государственные приоритеты сместились больше к поискам нефти, в результате чего были не только лишь расширены старые нефтегазоносные районы (в частности, Северный Кавказ), но и разведаны новые месторождения. Так, в 1929 году были развёрнуты ГРР на Волго-Уральской области, широко известной в народе как «Второе Баку».

К началу 1941 советская геология могла похвастаться достаточно внушительными результатами: были разведаны и подготовлены к эксплуатации месторождения большинства известных полезных ископаемых. За годы Великой Отечественной (1941-1945) ГРР были резко переведены на ускоренные поиски и разработки районов с наиболее важными со стратегической точки зрения ресурсов (в частности, на Урале, Сибири, Средней Азии и Дальнем Востоке). В результате были существенно пополнены запасы нефти, железных руд, никеля, олова и марганца. В послевоенные годы исчерпывавшие себя месторождения компенсировались интенсивной разведкой новых.

В современной России государственный акцент ГРР сместился больше на частное инвестирование. Однако и бюджетная доля также позволяет выстраивать долгосрочные стратегические программы по развитию отечественного минерально-сырьевого запаса страны. Так, на период 2005-2020 ожидаются поступления из казны на геологические исследования в общем размере 540 млрд руб. Почти половина из них будет направлена на ассигнование геологоразведки углеводородов.

Этап первый - начальная подготовка

Все этапы и стадии геологоразведочных работ в общей сложности складываются в три последовательных комплекса действий.

Начальный - первый этап - включает в себя лишь геофизические работы на местности с геолого-съёмками территории. При этом нередко осуществляется бурение опорных скважин. Весь рассматриваемый регион находится под пристальным мониторингом, в том числе и на возможность землетрясений и иных негативных для проведения ГРР факторов.

Результатом становится предварительно определение перспективных месторождений. При этом обязательно создаётся комплект карт отснятой местности под различные масштабы и предназначения. Оценивается также и состояние окружающей геологической среды на стабильность и возможные её изменения.

Второй этап - поиск месторождений и их оценка

Более глубокий и детальный сбор информации по залежам полезных ископаемых в масштабах определённой территории начинается именно с этого этапа.

Стадия 2 заключается в работах поискового характера на перспективных по результатам первого этапа площадям: выявление конкретных залежей полезных ископаемых, более точная оценка их объёмов. Проводится комплекс геологических, геофизических и геохимических работ, дешифруются аэрокосмоматериалы, сооружаются (либо просто делаются поверхностные выработки) для детального изучения глубинных горных пород. В результате составляется очередной набор геологических карт (в масштабе 1:50000 - 1:100000), геологи получают на руки подробные статистические сводки.

На третьей стадии геологоразведочных работ определяется целесообразность дальнейшей разведки найденных залежей. Именно от полученных результатов будет зависеть проведение следующего этапа, в течение которого и начинается добыча искомых ресурсов. Геологи оценивают экономический потенциал всех найденных месторождений, отбраковывая все неценные скопления.

Не менее важно и то, что после проведения этого комплекса работ, составляется ценности рассмотренных месторождений. И только при положительных результатах объект, наконец, передаётся в дальнейшую разведку и эксплуатацию.

Заключительный (третий) этап - освоение

То, ради чего и проводится кропотливый сбор геологической информации по обнаруженным месторождениям. Как и в случае с предыдущим, правила геологоразведочных работ разделяют данный этап на две стадии.

4 стадия (разведка) начинается исключительно на оценённых месторождениях (те, разработка которых признана экономически целесообразной). Детально уточняется геологическое строение объекта, оцениваются инженерно-геологические условия для его дальнейшей отработки, выясняются технологические свойства полезных ископаемых, расположенных в нём. В результате все оценённые залежи обязаны быть технически подготовлены к дальнейшей эксплуатации. Не менее важно при разведке месторождения подробно учесть ресурсы, попадающие под категории А, В, С2 и С1.

Наконец, на пятой стадии геологоразведочных работ проводится эксплуатационная разведка. Она занимает весь период освоения месторождения, благодаря чему специалисты получают возможность иметь достоверные данные по имеющимся залежам (морфология, внутреннее строение и условие залегания полезных ископаемых).

В поисках подземных вод

По аналогии с добычей твёрдых ископаемых, геологоразведочные работы на воду проводятся точно по тем же четырём стадиям (региональное геологическое рассмотрение, комплекс поисковых работ, оценка и разведка месторождения). Однако в связи со спецификой этого ресурса и условий для его формирования, добыча производится с немалым количеством нюансов.

В частности, эксплуатационные запасы воды подсчитываются и утверждаются совершенно в иных единицах измерения. Они отображают объёмы этого ресурса, которые могут быть извлечены в данных условиях за единицу времени - м 3 /сутки; л/с и т. д.

Современная инструкция по геологоразведочным работам выделяет 4 вида :

1. Питьевые и технические - они применяются в системах водоснабжения, ими производится орошение почвы, обводняются пастбища.
2. Минеральные воды с лечебными свойствами - такой тип используется в изготовлении напитков и также в профилактических целях.
3. Теплоэнергетические (в том же числе в этот подвид включены и пароводяные смеси) - используются для теплоснабжения объектов промышленного, аграрного и гражданского назначения.
4. Промышленные воды - служит лишь источником для последующей добычи из неё ценных веществ и компонентов (соли, металлы, различные химические микроэлементы).

Высокие риски возникновения казусов, осложнений и порою катастрофических последствий всегда вынуждают особо трепетно соблюдать безопасность геологоразведочных работах, ориентированных на поиски подземных вод. Разработка месторождения открытым способом нередко может сопровождаться суффозией, оползнями, обвалами и обрушениями. Ведение подземных разработок всегда может быть сопряжено с внезапными прорывами воды, плавунами и затоплениями. Помимо очевидной опасности для человека, негативному воздействию подвержены и близлежащие скопления иных полезных ископаемых - они попросту размокают.

Исключительные нюансы для поиска нефти и газа

Добыча этих ресурсов разделена на два этапа. Первый - поисковой - направлен на получение данных по ископаемым, попадающих под категории С1 и С2. При этом также даётся и геолого-экономическая оценка целесообразности освоения тех или иных залежей. Сам этап проводится в три поочерёдных стадии:

1. Геолого-геофизические работы регионального плана - включают в себя мелкомасштабные съёмки исследуемой местности. Осуществляется качественная и количественная оценка нефтегазоносных перспектив на исследуемой территории. На основе этой информации будет предопределены первоочередные объекты на геологоразведочные работы нефти и газа.
2. Подготовка основы для глубокого поискового бурения - в условленной очерёдности выбираются места закладки поисковых скважин. Включает в себя проведение детально сейсморазведки, в некоторых случаях ещё и грави/электроразведку.
3. Поисковые работы - в ходе бурения и опробований поисковых скважин также оцениваются перспективы и нефтегазоносных характеристик, подсчитываются запасы открытых залежей. Помимо этого, выясняются геолого-геофизические свойства прилегающих горизонтов и пластов.

Любой проект геологоразведочных работ также подразумевает возможность провести бурения на уже разрабатываемых месторождениях. Это позволяет найти больше залежей на эксплуатируемом объекте, которые в ходе поискового этапа по многим причинам могли остаться не замеченными.

Следующий этап - разведочный. Он проводится с целью подготовки всех найденных перспективных месторождений газа и нефти к дальнейшей разработке. Подробно исследуется структура обнаруженных залежей, отмечаются продуктивные пласты, а также рассчитываются показатели конденсатов, грунтовых вод, давления и многих иных параметров.

Результат проведения разведочного этапа - подсчёт нефтяных и газовых запасов. На этой основе и решается экономическая целесообразность дальнейшей эксплуатации месторождений.

Беспросветное дно или перспективы для геологоразведки?

Акватории морей и океанов, невзирая на свою относительную неизученность в наше время, также широко осваиваются. Прежде всего, подводный шельф представляет достаточно внушительные перспективы по добыче различных минеральных солей (в частности, морской соли, янтаря и т. д.), нефти и газа. Все полезные ископаемые подобной местности разделены на три типа:

1. Содержащиеся в морской воде.
2. Твёрдые ресурсы, которые расположены на дне/придонном слое.
3. Флюиды (нефть с газом, термальные воды), залегающие в глубине континентальной и океанической коры Земли.

По месту расположения их классифицируют как:

• Залежи ближнего и дальнего шельфа.
• Залежи глубоководных впадин.

На дне морские геологоразведочные работы по добыче нефти и газа осуществляются исключительно путём бурения скважин. Обычно эти ресурсы расположены не менее, чем на 2-3 километра вглубь шельфа. Учитывая расстояние до месторождений, используются различные виды площадок, откуда будет вестись геологическая разведка:

• На глубине до 120 метров - свайные основания.
• На глубине 150-200 метров - плавучие платформы на якорной системе.
• Сотни метров/пара километров - плавучие буровые установки.

Западная практика частного бизнеса

За рубежом геологоразведочная работа полезных ископаемых проводится в основном с инициативы частных фирм, оставляя за нуждами государства лишь систематические геолого-съёмочные и поисковые работы регионального уровня. Процессы по подготовке месторождений для дальнейшего их освоения начинаются в подавляющем большинстве только после получения первых положительных результатов от разведочных выработок (искусственно созданные полости в земной коре, образуемые в результате проведения ГРР).

Они, в свою очередь, подвергают детальному бурению и вскрытию наиболее крупные месторождения, для промышленного освоения которых потребуются значительные финансовые инвестиции. При проведении эксплуатационной разведки ископаемые высоких категорий наращиваются исключительно в тех объёмах, которые требуются для обеспечения текущей добычи. Глубина, на которой проводятся работы, при таких обычных случаях не превышает 2-3 эксплуатационных горизонта (совокупность разведочных выработок на одном уровне).

Однако достоверности ради стоит отметить, что подобная практика совсем не гарантирует страховку от серьёзных просчётов и ошибок при поиске полезных ископаемых. Западный подход в геологоразведочных работах по большому счёту сводится к добыче информации, исходя из которой обнаруженные месторождения будут оценены в своей экономической целесообразности и, при успешных результатах, немедленно введены в эксплуатацию. В этом плане выявить на объекте максимально полный объём всех видов полезных ископаемых, а также спрогнозировать ресурс для разведываемых запасов, является достаточно проблематичной задачей.

геологоразведки в РФ

Российская практика поиска полезных ископаемых может осуществляться как при правительственной поддержке, так и за счёт частных инвестиций. В случаях, связанных с государственными нуждами, все геологоразведочные работы обеспечиваются в форме заказов. В зависимости от направления и объёма, подрядчики получают средства из соответствующего по уровню бюджету: федеральный, региональный или же местный.

Перед началом геологической разведки на какой-либо местности за счёт бюджетных средств государство производит отбор претендентов на конкурсной основе. Сам процесс достаточно прост:

1. Каждая территория, где государство планирует проводить геологоразведочные работы, выставляется на соответствующий конкурс. При этом заказчиком (государственным лицом) разрабатывается геологическое задание и стартовая цена за ожидаемые от проекта результаты геологоразведочных работ. В ней учитываются как нормативные издержки производства, так и планируемый уровень прибыли.
2. Победитель, предложивший наиболее подходящий вариант исполнения за наиболее приемлемую цену, в установленном порядке получает лицензию на проведение работ в пределах заданного объекта.
3. Во время выдачи разрешения заказчик также подписывает с победителем конкурса контракт на проведение ГРР. Период выполнения работ определяется либо по итогам конкурса, либо путём дополнительных переговоров и соглашений с исполнителем.

Основные моменты в схеме, по которой финансируется проект геологоразведочных работ на правительственном уровне, выстроены следующим образом:

1. Министерство природных ресурсов получает от Минфина РФ годовые ассигнования с поквартальной разбивкой и планирует их распределение между государственными заказчиками. После этого, Министерство отправляет соответствующую информацию в Главное управление Федерального казначейства.
2. Федеральное казначейство уведомляет свои соответствующие территориальные подразделения об утверждённых финансах для обслуживаемых ими заказчиков.
3. Министерство природных ресурсов таким образом направляет утверждённый объём финансов заказчику, одновременно вручая ему «Договор о передаче функций государственного заказчика» по установленным нормам.
4. Доведённые до заказчика средства и договор являются основой для незамедлительного планирования ГРР.

Исполнитель получает оплату за проведение геологоразведочных работ ежеквартально (также предусматривается возможность выплаты авансов). И лишь в том случае, когда отчёт по завершённой геологической задаче полностью удовлетворяет последующую государственную экспертизу, то он успешно принимается в хранилище территориального геологического фонда и геологическая разведка считается завершённой.

Разведка месторождений - сложный и многообразный научно-производственный процесс изучения с экономическим подходом, в котором используются те же методы, что и при поисках, но с большей детальностью и на более высоком качественном и технологическом уровнях. Поэтому основными методами разведки следует считать:

• - детальное геологическое картирование;
• - линейные подсечения тел полезных ископаемых системами буровых скважин и горных выработок;
• - геофизические исследования в горных выработках и скважинах;
• - геохимические и минералогические исследования;
• - инженерно-геологические;
• - геоэкологические исследования.

Отдельные виды исследований, проводимые при геолого-разведочных работах, можно отнести к дополнительным методам разведки. К ним относятся опробование разведочных выработок и скважин, построение разрезов и погоризонгальных планов по разведочным линейным подссчсниям, гак называемое графическое моделирование, а также оценочные сопоставления геолого-разведочных данных.

Детальное геологическое картирование выполняется на инструментальной графической основе: топографических планах поверхности в масштабе от 1: 10 000 до 1: 500 и маркшейдерских погоризонтальных планах масштаба 1: 1000 и 1: 500. Привязка обнажений, разведочных скважин и выработок на поверхности осуществляется с помощью теодолитных ходов и геометрического нивелирования, а пунктов наблюдений в подземных горных выработках - к маркшейдерским точкам теодолитных и вертикальной съемок. Составление детальных геологических карт, соответствующих указанному масштабу графической основы, приходится в основном на стадии предварительной разведки.

На геологическую карту наносят маркирующие горизонты и рудоносные формации пород, контуры рудных тел, элементы тектонических дислокаций, зоны гидротермальных метасоматических изменений пород. Рабочий вариант карты должен быть составлен на начальном этапе предварительной разведки, а затем дополняться и уточняться.

На последующих стадиях разведки проводят более детальные геологические съемки на базе маркшейдерских планов и составляют погоризонтальные геологические планы.

Линейные подсечения тел полезных ископаемых осуществляются либо разведочными системами буровых скважин, либо системами горно-разведочных выработок, либо комбинированными горнобуровыми системами. Ценной для разведки является геологическая и другая информация, получаемая в процессе проходки разведочных выработок и бурения скважин, а также они имеют определенное техническое назначение.

Число необходимых линейных подсечений определяется размерами тел и изменчивостью основных параметров, используемых в подсчете запасов. Оно должно быть оптимальным, обеспечивающим выполнение задач каждой стадии и соблюдение принципов разведки.

Геофизические исследования в скважинах и горных выработках являются универсальными по комплексу решаемых задач и высокоэффективными методами, применяемыми на всех разведочных стадиях. Они используются для корреляции геологических неоднородностей, в том числе рудных подсечений между разведочными выработками и скважинами, определения контуров продуктивных залежей в межскважинном пространстве, качества полезных ископаемых и других параметров для подсчета запасов и оценки прогнозных ресурсов.

Широко распространены и имеют важное значение геофизические исследования в скважинах, включающие каротаж и обычно сопровождающие его контрольные измерения за техническим состоянием скважин.

Каротаж основан на воздействии локальных естественных и искусственно вызванных физических полей внутри скважин на специальный зонд, в датчиках которого возникают сигналы, передающиеся по каротажному кабелю к регистрационным и обрабатывающим наземным приборам. Локальные естественные физические поля являются производными петрофизических свойств горных пород и руд, формы тел и структурных особенностей. Природа этих полей различная. Как видно на рис 4.2, для регистрации параметров электрического поля используют методы самопроизвольной поляризации (ПС) и кажущихся сопротивлений (КС). Радиоактивность пород в разрезе скважины

Рис. 4.2.

• 1 - песчаники; 2 - известняки; 3 - алевролиты и аргиллиты;
• 4 - углистые породы; 5 - каменный уголь

фиксирует гамма-каротаж (ГК); изменение вертикальной составляющей магнитного поля измеряется с помощью магнитного каротажа (МК), тепловой режим определяют проведением термического каротажа.

Искусственно возбуждаемые физические поля качественно моделируются с учетом состава пород проектного разреза и решаемых задач. Они применяются для регистрации количественных изменений заданных свойств по разрезу скважины. На моделировании ядерно- физических процессов базируются метод плотностного гамма-гамма-каротажа (ГГК-П), различные виды нейтронного каротажа - нейтронный гамма-каротаж (НГК), нейтрон-нейтронный каротаж (ННК) и др. На модели электрических потенциалов пород основан метод вызванной поляризации (ВН).

Полнота и достоверность определения геологических характеристик (состав и свойства пород и руд, их мощность и очертания контактов, структурные особенности) обеспечиваются комплексированием различных методов и видов каротажа.

В рудных скважинах универсальными стали методы магнитного, электрического и ядерно-физического каротажа. Комплексирование магнитного и электрического методов каротажа эффективно применять при разведке ликвационных сульфидных медно-никелевых, пегматитовых слюдоносных, пьезооптического кварца, скарновых магнети- товых, медных и полиметаллических, метаморфогенных железорудных и многих других месторождений. Особенно широко используется комплексирование методов электрического и ядсрно-физического каротажа при разведке месторождений легирующих, цветных, благородных, редких и радиоактивных металлов различных генетических и промышленных типов, а также месторождений угля.

Электрический каротаж угольных скважин позволяет коррелировать их разрезы, выявить пласты угля и оценить их мощность. Это тем более важно, что они могли быть не зафиксированы в керне. ГГК-С используют для оценки зольности углей.

Термический каротаж помогает изучить криологические условия в разрезе скважины; с помощью КС ПС, НГК и ННК расчленяют породы по пористости, проницаемости и водообилыюсти.

Кроме указанных видов также применяют гравитационный и сейсмоакустический каротаж. Первый основан на проявлении в поле силы тяжести влияния слабоконтрастных по плотности породных и полезных минеральных образований, второй - на скорости и затухании в них упругих волн.

Сейсморазведочные исследования нефтегазоносных залежей проводят на всех геолого-разведочных стадиях. Они применяются в варианте многократного профилирования по методу отраженных волн - общей глубинной точки (МОВ ОГТ). Высокоэффективны инновационные методики сейсмопрофилирования тонкослоистых толщ. При резко меняющихся параметрах по латсрали и вертикали используют объемную (трехмерную ЗД) сейсморазведочную модель.

К геофизическим исследованиям, контролирующим техническое состояние скважин, относятся инклинометрия и каверпометрия.

Инклинометрия служит для замера зенитных и азимутальных углов скважин. Отклонения от заданных углов называется, соответственно, зенитным и азимутальным искривлением.

Каверпометрия фиксирует фактический диаметр скважины по ее разрезу.

Геофизические исследования в горных выработках проводятся преимущественно радиометрическими методами. При разведке месторождений урана, шеелита, алмазов и битуминозных образований применяют люминесцентный метод. На различных стадиях разведки рудных месторождений используется метод радиоволнового просвечивания, позволяющий получить радиоволновую тень от рудных тел, залегающих между пьезооптическими датчиками.

Кроме того, применяются шахторудные и межскважинные методы подземной гравиразведки, магниторазведки, электромагнитной эмиссии, акустические (шумовой эмиссии) и сейсмоакустического просвечивания, а также метод измерения температур и инфракрасного излучения в шпурах, взрывных и горнопроходческих скважинах.

Геохимические исследования при разведке месторождений проводятся с целью определения вероятной глубины эрозионного среза, увязки рудопродуктивных зон в смежных разведочных линейных подсечениях, экстраполяции оруденения за их пределы, оценки рудоносности глубоких горизонтов. Эго достигается путем систематического отбора геохимических проб в горных выработках и по керну разведочных скважин, последующей обработки и проведения полуко- личественного спектрального анализа проб, с построением по результатам анализа первичных ореолов рассеяния.

Первичный ореол рассеяния представляет собой око- лорудную область пород, обогащенную в процессе рудоо- бразования элементами-индикаторами и спутниками оруденения. Первичные геохимические ореолы, образующиеся совместно с эндогенными месторождениями, называются эндогенными геохимическими ореолами. Для них характерна объемная зональность, выраженная в трех направлениях: продольном (по простиранию); поперечном (по мощности); по ширине (по падению). Зональность по направлению крутого падения называется вертикальной или осевой зональностью. Сущность вертикальной зональности заключается в избирательности элементов в определенных горизонтах месторождения.

Так, в верхних частях рудных месторождений концентрируются барий, серебро и свинец, образуя надрудпые ореолы рассеяния. На нижних горизонтах устанавливаются ореолы с подрудными элементами - медью, висмутом, кобальтом, молибденом, оловом и вольфрамом (рис. 4.3).

Рис. 4.3.

1 - граниты, гранодиориты; 2 - рудное тело; 3 - первичные ореолы рассеяния (надрудные - Pb, Ag, Ва, подрудные - W, Sn, Mo, Со, Bi, Си); 4 - тектоническая зона дробления, совпадающая с осью рудного тела; 5 - эродированное рудное тело; 6 - линия

палеорельефа

Анализ минерального и химического состава, размеров и особенностей зонального строения ореолов позволяет решать указанные выше задачи на различных стадиях разведки.

Минералогические исследования направлены на решение следующих задач:

• - определение полного минерального состава руд и око- лорудных метасоматитов, минеральных форм нахождения и пространственного размещения основных и сопутствующих полезных компонентов, полезных и вредных элементов-примесей;
• - выделение природных типов руд по особенностям их минерального состава, текстурам и структурам;
• - изучение минералогической зональности в дополнение к геохимической.

Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования входят в группу основных видов геолого-разведочных работ и служат предметом и методом изучения специальных учебных дисциплин, таких как «Инженерная геология», «Гидрогеология» и других аналогичного профиля. Задачи, вытекающие из содержания этих дисциплин, применительно к методике разведки месторождений полезных ископаемых изложены в Инструкции ГКЗ }