Поиски и разведка цветных и редких металлов

Поиски месторождений цветных и особенно редких металлов затруднены тем, что объекты исследований содержат малые концентрации полезных элементов с очень неравномерным их распределением в горных породах, отличаются небольшими по сравнению с глубиной залегания размерами рудных тел. Поэтому они слабо проявляются в физических полях на дневной поверхности. Однако применение геофизических методов значительно повышает эффективность поисково-разведочных работ на цветные и редкие металлы, позволяя вести разведку целенаправленно на заведомо перспективных площадях и на " слепых " месторождениях. В каждом конкретном случае, исходя из геологических условий, выбирают тот или иной комплекс методов. Как правило, геофизические методы дают не прямые, а косвенные указания на наличие месторождений, выявляя участки, наиболее благоприятные для залегания руд, в том числе на флангах известных месторождений. Поэтому в комплексе с геофизическими в качестве прямых поисковых применяют геохимические методы, чаще всего металлометрическую съемку.

Для поисков цветных металлов, как правило полиметаллических руд, используются электромагнитные профилирования естественными и вызванными потенциалами (ЕП, ВП) и индуктивные методы: низкочастотные (НЧМ) или переходных процессов (МПП). Детальная разведка проводится методами ВЭЗ-ВП, МПП, геоэлектрохимическими методами с использованием скважин.

При поисках и разведке месторождений радиоактивного сырья, разнообразных по генетическим признакам и условиям залегания, основными поисковыми методами являются ядерно-геофизические. При этом измеряется естественная радиоактивность горных пород и руд (пешеходная, автомобильная и аэрогамма-съемки, эманационная съемка, гамма-каротаж) (см. рис. 4.3).

Полезные ископаемые россыпных месторождений благородных металлов (золото, платина и др.) содержатся в рудах в ничтожных концентрациях, и их присутствие практически не изменяет физические свойства рудных залежей по сравнению с аналогичными безрудными участками. Поэтому геофизические методы при их поисках и разведке решают задачи геолого-геоморфологического картирования, по результатам которого изучают особенности современного и погребенного (древнего) рельефа, определяют характер формирования россыпей и возможное положение их в современных и древних долинах.

Методика магниторазведочных работ. Геологические задачи, решаемые магниторазведкой. Необходимые точность и детальность наблюдений, выбор направления профилей, густота сети точек наблюдений. Понятие масштаба съёмки. Выбор высоты полета при аэромагнитной съемке.

Методика проведения маг/раз-х работ с целью поисков и разведки полезных ископаемых определяется поставленной геологической задачей.

В методику проведения маг-х съемок входят следующие вопросы: выбор модификации, расположение пунктов и профилей наблюдений по площади съемки, точность и контроль наблюдений, топографо - геодезическая привязка, изображение результатов съемки и масштаб отчетных материалов. По усл, в кот-х выполняются измерения геомагн поля, съемки делятся на наземные и воздушные. К наземным относятся: пешеходная и автомобильная.

Основные вопросы методики пешеходных маг-х съемок: выбор вида съемки в зав-ти от геол-х задач; степень детальности исследования (масштаб съемки) и сеть точек измерений; выбор аппаратуры; точность измерений и способы её достижения; разбивка, геодезическая привязка и закрепление отдельных пунктов и линий наблюдений на местности и отображение их на карте; ведение полевой документации; сбор полевой информации; способы обработки полевых измерений и графическое оформление результатов съемки; дополнит г/ф и г/л работы для обеспечения наиболее полного г/л истолкования результатов магнитных измерений.

Осн вопросы автомагнитки – постановка г/л задач, выбор участка, масштаб съемки, направление маршрутов и т.п. – общие с наземной магниткой. Специфика работ с автомобильн магнитометром обусловлена тем, что измерения МП выполняются в движении в условиях девиационного влияния автомобиля с постоянным интервалом между пунктами наблюдений.

Магнитка примен при г/л картир разл масштабов и при прямых поисках и разведке месторождений некот-х ПИ. Мелкомасштабные съемки проводятся при изучении особенностей глубинного геологического строения земной коры и при тектонич рай-нии. При тектонич рай-нии геосинклин обл по рез-м магн съемки выделяют границы между геосинклиналью и прилегающей платформой, границы предгорных и межгорных впадин, границы отдельных синклинориев и антиклинориев, а также зоны и группы разломов. На платформах – сведения о строении кристалличо фунд-та, глубину залегания, рельеф поверхности фундамента и некот-е детали его внутреннего строения. М.б. выделены крупные блоки фундамента, различающиеся глубиной залегания или составом и строением внутренних структур. По магн аном выявл и прослеживаются зоны разломов. По магн картам часто устанавл крупные структурные формы, в том числе и перспективные на нефть и газ.

Детальность наблюдений обуславливается масштабом съёмки. Расстояние между точками наблюдений по профилям зависит от формы сети, а форма, от хар-ра ожидаемого поля. Если аномалии изометричные в плане или вытянутые с сильно изменяющимся простиранием – сеть наблюдений должна быть квадратной. Если простирание аномалий примерно постоянно, сеть берётся прямоугольной. Профили в этом случае направляют вкрест простирания аномалий и расстояние между точками по профилю выбирают так, чтобы в пределы аномалии попало не менее 5 точек.

Расстояние между точками измерений по интерпретационным профилям обычно выбирают малым. В пределах отдельной аномалии может попасть до 15-20 точек и более. Детальность наблюдений считают достаточной, если с дальнейшим сгущением сети картина не изменяется.

Оптимальная точность измерений должна быть согласованной с интенсивностью минимальных ожидаемых аномалий и с фоном помех. Точность считается достаточной, если предельная ошибка измерений, приблизительно равная утроенной ср квадр ошибке одного измерения, не превышает 10% амплитуды самой слабой ожидаемой аномалии, но не намного меньше 0,3 амплитуды помех.

При выборе точности съёмки следует учитывать, что повышение точности всегда желательно. Например, при поисках магнетитовых месторождений для решения задачи прямых поисков достаточно низкой точности. Однако съёмка средней или высокой точности может дать попутно ценную информацию для геолкартирования.

Масштаб магнитной съёмки выбирается с расчетом, чтобы, с одной стороны, поставленная задача съёмкой была решена, с другой – чтобы число измерений на единице площади было минимальным. Масштаб выбирается таким, чтобы, в пределы минимальной аномалии попали точки одного или двух соседних профилей. Масштабы магнитных съёмок делятся на три категории: 1. Мелкий масштаб от 2 500 000 до 500 000 – в основном аэромагнитная съёмка

2. Средний от 200 000 до 100 000 – аэромагнитная и наземная

3. Крупный от 50 000 до 1 000 в основном для наземной съёмки

Аэромагнитная съемка. Съемка выполн на разных высотах; высота выбирается в завис от масштаба съемки: чем меньше М, тем больше высота полета и наоборот. Маршруты полетов проклад вкрест простирания геол образований. Выбирается контрол маршрут, к-ый располаг недалеко от аэродрома и пересекает весь участок. На контрольном маршруте ведутся измерения ежедневно утром и вечером, в начале и в конце полетов.

Причина МП:1.Движение е по орбите при создании ими орбитального магн. момента, т.к. каждый е вместе с эл. зарядом имеет магн. момент. 2. Каждая элем-я частица: e, p – облад спиновым магн. моментом, т.е. частицы вращ-ся вокруг собств оси, создавая общий спиновый магн. момент и ларморовую прецессию (движение юлы). Вместе два эффекта создают суммарный магн момент.

-е, за счет своего магн мом, созд вокруг себя эл ток во время движения, который создает МП. Каждый е создает вокруг себя МП за счет движения по орбите и вокруг собств оси. Создается суммарное мп В=В₀ + В_с (спин).еприобретает намагниченность I=ef. Процесс отдачи и намагничения идет только при наличии внешн поля, иначе е вращается беспорядочно. Общий суммар момент (М) =0. Под действ внеш МП мом устанавл в опред направл (по направл внешн МП). –p – движется по закону прецессии (вращ вокруг собств оси). Масса р в 1836,5 раз б массы е, след-но доля магнетизма от р велика. Если р вращается без МП, то мом-ы располагаются хаотично (ΣМ=0). При наличии МП каждый р вращ вокруг направл внешн МП с частотой приблиз = амплитуде магн инд. Создается сильный магн эф-т.

Намагниченность (I) – это спосбность г.п. отдавать МП. При внесе-нии в-ва в МП в-во начинает намагнич под действием магн. индукии или напряженн по направл действующего поля. В-во приобретает намагниченн и потом само отдает МП. Коэф. пропорц-ти между величиной намагнич-ти и напряженностью МП наз. магнитн. восприимчивостью (ǽ) – это способность г.п. воспринимать МП.

Намагниченность– векторная величина, ее направление зависит от направления вектора намагничивающего поля в момент образования г.п.. Намагн-ть, приобретенная в прошлые геол. эпохи, наз. Остаточной (I_n), а приобретенная за счет действия современного поля наз. Индуцированной (Ii). I= I_i + I_n = ǽH + I_n

Существуют различ механизмы намагничения. В соотв с ними в-ва в природе подраздел на: диа-, пара-, ферро- и ферримагнетики.

Диамагнетики- в-ва, М атомов которых в отсутствии внеш мп =0, так как М всех е взаимно скомпенсированы.Атомы диамагнетиков приобрет в магнит поле М, противополож направ действия первич поля. В-ва становятся источ дополнит поля, те в-во намагничивается. Все диамагнетики имеют отрицательную магн. восприимчивость.(-160*10^-6 ед.СИ). Cu. Au, Ag, Pb, S, As, H, N, гипс , кварц.

Парамагнетики- в-ва, атомы к-ых в отсутствии внеш магн поля имеют отличный от 0 М, кот-й связан с орбитал движением е в атомах и их спиновыми М. При внесении в МП мом-ы атомов прецессируют вокруг направ магнит инд В с ларморовской скоростью. Тепловое движение атомов вызывает только столкновение их друг с другом. Совместное возд теплового и МП приводит к преимущественной ориент собств мом-ов атомов по направ внеш поля, поэтому парамагнетик намагничевается. (10^-5 – 10^-3 едСИ). Cr, Mo, W, U, Mn, Pt, б-во пород.

Ферромагнетики- твердые в-ва, обладающие при несликом высок температурах самопроизвольной намагниченностью, к-ая изменяется под влиянием внеш воздействий- магнит поля, деформации, температуры. Внутреннее магнит поле в сотни и тысячи раз больше внешнего. Для ферромагнетиков природа магнетизма наз-ся доменной. Ориентация электронов происходит не во всем объеме вещ-ва, а в очень маленьком объеме, кот. наз. доменом, = 10^-8см. В этом объеме электроны также группируются по единому направлению, но не обязательно совпадающим с направлением внешнего МП. Домены располагаются в г.п. произвольно в зависимости от структуры вещ-ва. При намагничивании г.п. процесс намагничивания идет засчет обменных электронов между доменами и новой группировки доменов. Ферромагнетики намагничиваются по закону, кот. характ-ся кривой насыщения. Если увеличивается напряженность МП (H), то растет I. Максимальная амплитуда наз. намагниченностью насыщения (Is ). При уменьшении Н кривая намагниченности пойдет по новому пути, переходит в область отрицательного значения I, выходит на ассимптоту, при дальнейшем увеличении Н происходит рост амплитуды I. Кривые изменения намагниченности при изменении напряженности МП объединяются в петлю гистерезиса. Отрезок OF наз. коэрцетивной силой – это сила, необходимая для полного размагничивания магнита.

N- коэф. размагничивания, кот. зависит от формы образца и доменной структуры.

Взавис от положения М: 1)Взаимно паралел друг другу – ферромагнетик; 2) Взаимно антипаралел скомпенсированное. Атомные моменты = по величине и направ в противополож ст- антиферромагнетики; 3) Взаимно антипаралел нескомпенсир. Такой вид фурромагнит упорядочения сохран до темп Неля- ферримагнетизм Неля. В-ва- ферримагнетики; 4) Взаимно квазиантипаралел.

Магнетит, гематит, пирротин, титано-магнетит. (10⁴ – 10⁵ едСИ).

При нагревании ферромагнетика до т Кюри тепловое движение разрушает облпсти спонтанных намагниченностей, в-во теряет свои особые магнитные св-ва и ведет себя как парамагнетик.