Комплексування геофізичних методів при пошуках і розвідці рудних родовищ

Особливості використання геофізичних методів при пошуках і розвідці металевих корисних копалин залежать, в значній мірі, від типу руд.

Залізо. Родовища, зв'язані з кременисто-залізистими формаціями, є джерелом 60 % щорічного видобутку цього металу. Вони виявляються за допомогою гравімагнітного комплексу, оскільки головним компонентом руд є магнетит і продукти його окислення. На всіх стадіях пошуково-розвідувальних робіт - від виявлення родовища до контролю якості руд - широко застосовуються магнітні методи досліджень (магніторозвідка різних масштабів, магнітний каротаж, визначення концентрації магнетиту магнітними методами). Високі значення магнітних і густинних властивостей залізних руд цього типу обумовлюють інтенсивні геофізичні аномалії і дозволяють ефективно використовувати геофізичні методи для їхнього пошуку і розвідки (подібні родовища називают контрастними).

Те ж відноситься і до інших типів магнетитових і титаномагнетитових руд. Пошук геофізичними методами залізорудних родовищ, корисними компонентами яких є сидерит і гематит, набагато складніший. Висока густина цих руд іноді дозволяє виявляти їх за допомогою гравірозвідки. Однак в основному геофізичні методи використовуються тут у якості непрямих (для рішення структурних і картувальних задач).

Марганець. Руди його несуттєво відрізняються по фізичних властивостях від вміщуючих порід, і тому, не створюють інтенсивних геофізичних аномалій. Такі руди надалі називают неконтрастними. Геофізичні методи використовуються при пошуках і розвідці таких родовищ для вирішення, головним чином, структурно-картувальних задач. Використовуються і ЕП і ВП, оскільки руди цього металу володіють яскраво вираженою електрохімічною активністю. Вони створюють також широкі ореоли розсіювання. Це дозволяє широко застосовувати в комплексі з геофізичними геохімічні методи.

Хром утворює контрастні родовища за рахунок високої густини руди. Це дозволяє широко використовувати гравімагнітні методи на всіх етапах геолого-розвідувальних робіт. Детальні гравіметричні і варіометричні зйомки є практично прямим методом пошуку родовищ хрому. При розвідці широко застосовуються також свердловинні методи, зокрема ядерно-фізичні.

Титан. У залежності від генетичного типу родовищ використовуються різні методи розвідувальної геофізики. Головним пошуковим методом титаномагнетитових, ільменіт-магнетитових родовищ є магніторозвідка. Родовища ільменіту, пов'язані з основними породами, виявляються за допомогою гравімагнітного комплексу. Для пошуків метаморфогенних родовищ (рутилвміщуючі високоглиноземисті сланці) використовуються методи електророзвідки (ВЕЗ, профілювання), тому що об'єкти пошуку мають більш низькі питомі опори порівняно з вміщуючими породами. При розвідці ендогенних родовищ ільменіту за допомогою електророзвідки методами ВЕЗ, ЕП просліджують захоронені долини. Для оконтурювання джерел зносу (масиви основних порід) і виявлення елювіальних родовищ застосовують магніторозвідку в комплексі з геохімічними методами (шліхо-геохімічні дослідження, метод донних проб).

Ванадій. Загальною характерною ознакою ванадієвміщуючих руд є підвищена радіоактивність. У зв'язку з цим при їхніх пошуках варто широко використовувати радіометрію, яку доцільно комплексувати з геохімічними методами (літогеохімія).

Нікель. Мідно-нікелеві сульфідні руди, пов'язані з диференційованими інтрузіями, утворюють контрастні родовища При їхніх пошуках ефективно використовувати гравімагнітні і електророзвідувальні (ВП, ЕП) методи. Родовища силікатного нікелю, зв'язані з корою вивітрювання масивів ультрабазитів, ефективно виявляються за допомогою магніторозвідки, доповненої електророзвідкою (ВЕЗ, СЕП) і методами літогеохімії.

Вольфрам. Вольфрамовміщуючі рудні вузли приурочені до районів розвитку кислих гранітоїдів на ділянках земної кори з “гранітним” шаром збільшеної потужності. Вони відзначаються мінімумами гравітаційного поля і регіональними зниженнями магнітного поля. Установлюється також приуроченість родовищ вольфраму до інтрузій немагнітних гранітів, які зазнали впливу процесів накладеного метасоматозу. Ці закономірності дозволяють використовувати геофізичні методи для прогнозу вольфрамових родовищ. Так за даними середньомасштабної аеромагнітної і гравітаційної зйомок вдається виділяти великі структурні зони глибинних розломів і зв'язані з ними інтрузії гранітоїдів, яким найчастіше відповідають негативні локальні гравітаційні і магнітні аномалії. Нерідко останні супроводжуються кільцевими позитивними аномаліями по контуру масиву. Контури інтрузії можуть бути приблизно встановлені по точках перегину внутрішніх магнітних аномалій над роговиками. Особливо цікавими є зони контактових змін, перспективних для пошуків зруденіння. Локальні зниження гравітаційного поля в межах розвитку гранітоїдних масивів відповідають апікальним частинам інтрузій, у яких часто локалізуються кварцово-жильно-грейзенове чи кварцево-жильно вольфрамове зруденіння.

Досвід пошуків вольфрамових родовищ свідчить. що глибоко еродовані гранітні масиви, як правило, безперспективні. У зв'язку з цим важливо оцінити по геофізичним чи геохімічним даним ступінь ерозії досліджуваних гранітних інтрузій. Якщо масив слабко еродований, то над ним зберігається ореол ороговикування порід, що, у свою чергу, відзначається загальним підвищенням магнітного поля. Значна ерозія знищує зону ороговикування, а отже, приводить до вирівнювання магнітного поля над гранітами. Середній ступінь ерозії діагностується підвищенням магнітного поля лише в зоні контакту масиву.

Для виділення вольфрамоносних масивів останнім часом використовують матеріали гамма-аероспектрометричних зйомок. При цьому враховується закономірне збільшення загальної радіоактивності від древніх малоперспективних гранітів до більш молодих - металоносних. Останні також можна картувати по аномальним K, Th, Ra, а по картах ізовідношень виділити в межах перспективних масивів рудоносні зони; тим самим вирішуються задачі великомасштабних зйомок, що полягають у картуванні структур, сприятливих для локалізації рудних родовищ. Зокрема, це розривні строкаті порушення, контакти інтрузивів, їхні апікальні частини, складчасті структури вищих порядків, рудоконтролюючі літологічні комплекси та ін. При цьому використовують гравімагнітний комплекс, сейсморозвідку, методи становлення електричного поля, телуричних струмів, ВЕЗ На етапі пошукових робіт у комплекс геофізичних методів включають як методи, що реєструють ефекти від рудних тіл (електророзвідка методами ЕП, ВП), так і навколорудних змін (високоточна гравірозвідка і магніторозвідка, радіометрія). Важливу роль відіграють геохімічні методи (металометрія, літогеохімічна зйомка). Вивчення зональних ореолів дозволяє оцінити наявність рідкіснометально-вольфрамової мінералізації на глибині. При цьому користуються емпірично встановленими закономірностями. Так, для рідкіснометальних ореолів у Казахстані зареєстрована зональність від центра до периферії – Мо-Cu-Pb-Zn.

Геохімічні методи є провідними при пошуках і розвідці ендогенних родовищ різного типу. Роль різних геофізичних методів змінюється в залежності від типу зруденіння і його конкретних петрофізичних характеристик. Так, при пошуках родовищ, пов'язаних з безсульфідними кварц-касситерит-вольфрамовими і кварц-вольфрамовими жилами (найбільш багатими) провідним методом є електророзвідка методом профілювання. При цьому кварцові жили відзначаються підвищеними значеннями позірного опору.

Сульфідні родовища найбільш сприятливі для застосування методів електророзвідки (ЕП, ВП, МПП, радіокіп). Однак значна зміна фізичних властивостей рудних тіл, обумовлена їхньою зональністю і переходами від одного парагенезису до іншого, вимагає від геофізики великої мобільності і творчого підходу при пошуках і розвідці ендогенних вольфрамових і інших корінних родовищ кольорових, легких, рідкісних і благородних металів.

При пошуках розсипних родовищ вольфраму для вивчення палеодолин використовують вертикальні електричні зондування в комплексі зі шліховими і літогеохімічними (потоки розсіювання) пошуками.

Молібден. Переважна більшість родовищ цього металу, як і вольфраму, пов'язані з гідротермальними дериватами гранітоїдної магми. Вони розташовуються в апікальних частинах і покрівлі постскладчатих гранітних інтрузивів, що виявляються за допомогою гравімагнітного комплексу. При цьому перспективним виявляється поєднання негативних аномалій сили тяжіння, зв'язаних із гранітами, і підвищених значень магнітного поля. Останнє часто свідчить про наявність зон скарнування і надінтрузивного ороговикування. Ефективність геофізичних методів при роботах на молібден зростає при включенні в пошуковий комплекс геохімічних, електророзвідувальних і ядерно-геофізичних методів.

Кольорові, легкі і благородні метали.

Мідь. При пошуках родовищ мідних пісковиків геофізичні методи використовуються для рішення зокрема задач структурного і літолого-фаціального картування. Слабка контрастність цих руд визначає порівняно низьку ефективність і необхідність широкого комплексування геофізичних методів - гравімагнітних, електро- і сейсморозвідувальних, а також геохімічних. На стадії детальних пошуків зростає питома вага робіт методом ВП і глибинної літогеохімічної зйомки. Використовуються також каротаж, підземна гравірозвідка і ядерно-фізичні методи випробування гірських вироблень, комплекс геохімічних методів.

Мідно-колчеданні родовища є сприятливими об'єктами для застосування геофізичних методів, тому що відзначаються великою контрастністю фізичних властивостей рудовміщуючих порід і руд. Руди, що складаються з піриту, халькопіриту і піротину, відзначаються значною надлишковою густиною (1,5—2,0 г/см³) і створюють досить інтенсивні локальні гравітаційні аномалії. Наявність магнітного піротину і магнетиту в складі руд визначає їхню підвищену магнітну сприйнятливість (до 20-10~² од.СІ). Колчеданні руди відрізняються також високою провідністю.

На етапі регіонального вивчення міднорудних районів використовується гравімагнітний комплекс, що дозволяє виявляти райони розвитку зеленокам`яних товщ, до яких приурочені колчеданні родовища, а при детальних пошукових геофізичних дослідженнях виконують магніторозвідку, гравірозвідку, електророзвідку і літогеохімічну зйомки. Магніторозвідка використовується для картування зеленокам`яних порід і в ряді випадків допомагає виявити зони гідротермальної зміни порід. Далі, після магнітної зйомки, виконується літогеохімічна зйомка і електророзвідка методом ЕП. На перспективних ділянках проводять дослідження методом ВП. Цей метод найбільш ефективний при пошуках горизонтально залягаючих рудних тіл. У цих випадках контури аномалій ВП і контури рудних тіл часто збігаються. Для деталізації найбільш цікавих аномалій виконують електророзвідувальні роботи методом перехідних процесів у комплексі з літогеохімічними пошуками. Завдяки високій провідності колчеданні руди чітко окреслюються аномаліями перехідних процесів.

Досвід пошукових робіт на міднопорфірові руди і родовища міді скарнового типу дозволяє вважати раціональним комплекс геофізичних методів, що включає магніторозвідку, електророзвідку і літогеохімічну зйомку.

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.

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. У раціональний комплекс методів, що дозволяють встановити ознаки зруденіння, входять магніторозвідка, електророзвідка методами ЕП, ВП. Провідну роль має літогеохімічна зйомка, яка безпосереднім чином виявляє рудну мінералізацію. Велику цінність може мати і магніторозвідка для родовищ, де каситерит тісно пов'язаний з піротиновою мінералізацією. При цьому рудні тіла проявляються в аномальному магнітному полі.

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).

Алюміній. 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. Геофізичні методи використовуються для геотектонічних побудов і рішення картувальних задач. У процесі розвідувальних робіт провідним методом є електророзвідка в комплексі з геохімічними методами. Вирішальне значення для вибору конкретних методик має співіснування кварцу й сульфідів. При низьких вмістах сульфідів використовується електропрофілювання на постійному струмі, метод п’єзоефекту. При пошуках істотно сульфідних руд використовуються методи ВП, ЕП, заряду, радіопросвічування.

Уран. Основою геофізичного комплексу всіх етапів геологорозвідувальних робіт на радіоактивну сировину є радіометричні методи, причому їхня роль з укрупненням масштабів робіт збільшується. Поряд з радіометричними методами на всіх етапах пошуків застосовують гравімагнітний комплекс, літогеохімію, електророзвідку і сейсморозвідку. Сполучення радіометрії з цими методами дозволяє виявляти ділянки найбільш сприятливі для локалізації родовищ урану. До таких умов відносяться: підвищення вмісту радіоактивних елементів в інтрузіях; приуроченість до зон розломів, поясів дайок; навколорудні зміни порід. Останні часто викликають різке зменшення магнітної сприйнятливості, зниження опору і густини гірських порід, збільшення їх поляризованості і пористості.

Рідкісні метали і рідкісноземельні елементи. Пошуки родовищ танталу, ніобію, берилію, ітрію, лантану, цезію за допомогою геофізичних методів проводяться в залежності від їхнього генетичного типу.

У більшості випадків роль геофізичних методів зводиться до виявлення умов, сприятливих для утворення і локалізації полів рідкіснометальних пегматитів, пневматоліто-гідротермальних утворень, пов'язаних із гранітами; рідкіснометальних карбонатів, а також альбітитів. Прийоми виявлення цих об'єктів істотно відрізняються. Так, методика пошуків пневматоліто-гідротермальних родовищ близька до описаного вище для руд вольфраму й олова. Комплекс у цьому випадку доповнюється фотонейтронним методом вивчення берилієвих руд, а також відповідними методами геохімічних досліджень.

При пошуках ультраосновних лужних порід, з якими пов'язані рідкіснометальні карбонатити, найбільш перспективними є аерогеофізичні методи, оскільки вони виділяються суміщенням магнітних і радіометричних аномалій у сполученні з літогеохімічними дослідженнями.