книги из ГПНТБ / Новицкий, Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки учеб. пособие

высоким сопротивлением (тысячи ом-метров). Богатые вкра­ пленные руды имеют почти такое же низкое сопротивление (доли — единицы ом-метров), как и сплошные. Сопротивление убогих вкрапленных руд может достигать тысяч ом-метров, так как хорошо проводящие минералы обычно не образуют в них единой электрической цепи. Если же такая цепь суще­ ствует, то и эти руды становятся проводниками. Сопротивление окисленных руд зависит в основном от их пористости и минера­ лизации воды, насыщающей поры, и поэтому изменяется в широких пределах (от десятков до тысяч ом-метров).

Сульфидные полиметаллические руды создают естественные электрические поля. Это обусловливается в основном наличием в рудах пирита и халькопирита. На Рудном Алтае довольно интенсивные поля наблюдаются и над зонами пиритизированных пород. Полиметаллические руды практически нерадио­ активны. Над залежами руд наблюдаются первичные и вторич­ ные ореолы рассеяния. Свинец хорошо закрепляется в делювии коренных пород, а соли цинка плохо, и их ореол более расплыв­ чатый. Кроме ореолов рассеяния свинца и цинка над полиметал­ лическими месторождениями наблюдаются ореолы рассеяния меди, сурьмы, мышьяка и других элементов, что значительно расширяет возможности геохимических методов при поисках. Рассмотрим применение геофизических методов и их комплекса

при поисках и разведке месторождений разных генетических типов.

К о н т а к т о в о - м е т а с о м а т и ч е с к и е ( с к а р ­ н о в ы е) месторождения чаще всего приурочены к контакту

гранитоидов с известняками или расположены среди извест­ няков вблизи их контакта с интрузией. Рудные тела имеют форму неправильных и сложных жил. Рудные минералы пред­ ставлены галенитом, сфалеритом, арсенопиритом, пиритом и др. 1 еофизические работы обычно проводят в районах пер­ спективность которых на полиметаллические руды установлена по геологическим данным. На первой стадии исследований гео­ физические методы применяют, чтобы выявить и проследить контакт гранитоидов с известняками. Для решения этой задачи целесообразно использовать пешеходную гамма-съемку (над гранитоидами обычно наблюдается повышенное гамма-поле) карбонатную съемку (повышенное содержание углекислого газа над известняками), иногда магниторазведку.

Б зоне контакта и в поле развития известняков вблизи контакта необходимо ставить литогеохимическую съемку с ана-

? ИЗ?п пол М/?0Г0 элементовМасштаб съемки от 1 : 50 000 и до

. 1U UU0. иреолы рассеяния обычно бывают пятнистыми и расплывчатыми, и по их характеру трудно судить о местоположе-

Р93МераХ И ТИПе °РУДененияПоэтому на выявленных » с Учетом возможного их сноса проводят электрораз­

ведку, чтобы обнаружить хорошо проводящие тела. Из модифи-

наций электроразведки можно рекомендовать комбинированное или дипольное профилирование, методы индукции и ампли­ тудно-фазовых измерений. Учитывая небольшую мощность рудных жил, электропрофилирование следует проводить в мас­ штабе 1 : 2000 или 1 : 5000. В случае присутствия магнетита следует применять магниторазведку. Рассматриваемый тип месторождений малоблагоприятен для геофизических исследо­ ваний из-за сложной формы рудных тел и их небольшой мощ­ ности.

В ы с о к о т е м п е р а т у р н ы е г и д р о т е р м а л ь ­ н ы е месторождения полиметаллических руд в СССР пока не обнаружены, потому вопрос о их поисках не рассматривается.

С р е д н е т е м п е р а т у р н ы е г и д р о т е р м а л ь ­ н ы е месторождения имеют наибольшее значение. Эти руды образуют линзы в вулканогенно-осадочных толщах (Алтай, Салаир). В строении Рудного Алтая принимают участие гнейсы и сланцы докембрия и кембрия, несогласно перекрытые толщей сланцев и эффузивных пород девона и нижнего карбона. В эпоху герцинской складчатости все породы были смяты в сложные складки и прорваны интрузиями гранодиоритов и кварцевых порфиров. Основными тектоническими элементами являются региональные зоны смятия и рассланцевания пород. Выделяют две наиболее крупные зоны: Прииртышскую и Северо-Восточ­ ную, расположенную в 70 км к северо-востоку от первой. Эти зоны прослеживаются по простиранию в северо-западном на­ правлении на сотни километров при ширине 1—10 км. Практи­ чески все крупные месторождения полиметаллических руд располагаются в пределах этих зон или в оперяющих их раз­ ломах и зонах смятия второго порядка.

Рудные тела обычно приурочены к брахиантиклинальным складкам, сложенным породами среднего девона. Руды место­ рождений массивные и вкрапленные. Размеры линз и залежей по простиранию достигают десятков и сотен метров при мощ­ ности до 10 м. В состав руд входят галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, арсенопирит, тетраэдрит и другие минералы. Возможности геофизических методов на Рудном Алтае, как и в других регионах, определяются не только геологическими условиями, но и дифференциацией пород по физическим свой­ ствам.

По плотности породы Рудного Алтая различаются слабо. Наиболее четкая плотностная граница наблюдается между отложениями нижнего палеозоя (2,7—2,9 г/см3) и породами девона (2,6—2,7 г/см3). Повышенной плотностью (до 3,2 г/см3) обладают дайки диабазов и порфиритов. Рыхлые четвертичные отложения имеют плотность около 2 г/см3. По магнитным свой­ ствам породы более разнообразны. Высокой магнитной воспри­ имчивостью обладают диабазы (более 1000-10“6 СГС), хотя среди них встречаются и немагнитные разности. Порфириты

и граниты чаще заметно магнитны, а гидротермально изменен­ ные породы обычно практически немагнитны. Туфы, эффузивы, нижнепалеозойские сланцы отмечаются повышением магнит­ ного поля.

По удельному электрическому сопротивлению породы Руд­ ного Алтая еще более разнообразны, чем по намагниченности. Однако сопротивление большинства коренных пород высокое и колеблется от сотен до тысяч ом-метров. Сопротивление аргиллитов, сланцев, песчаников достигает сотен, а гранитов, кварцевых порфиров, эффузивов— тысяч ом-метров. Наимень­ шим сопротивлением обладают углистые и графитизированные сланцы, имеющие электронную проводимость и не отличающиеся по этому параметру от рудных тел. Сопротивление рыхлых че­ твертичных отложений (глины и суглинки) низкое (единицы — первые десятки ом-метров), заметно меньше, чем у большинства коренных пород. По повышенной способности к самопроизволь­ ной поляризации следует отметить зоны пиритизации, а также углистые и графитизированные сланцы, над которыми анома­ лии естественного электрического поля иногда достигают десятков и сотен милливольт. Эти же объекты, как и руды, обладают и значительной вызванной поляризуемостью.

Геофизические методы разведки на Рудном Алтае исполь­ зуют для выделения наиболее перспективных участков и для непосредственных поисков рудных тел в пределах этих участ­ ков. Как уже отмечалось, практически все промышленные месторождения приурочены к крупным зонам смятия и разло­ мам и располагаются вблизи сочленения разломов с зонами смятия. Для картирования зон смятия и крупных разломов применяют в основном грави- и магниторазведку. Масштаб исследований 1 : 100 000 или 1 : 50 000. Крупные зоны смятия отмечаются пониженными магнитным и гравитационным по­ лями. С помощью гравиразведки удается картировать не только зоны смятия, но и крупные складчатые структуры (например, Березовская антиклиналь, Успенская синклиналь), а также выявлять и прослеживать крупные глубинные разломы,

по которым происходило смещение блоков пород в вертикаль­ ном направлении.

Рассмотрим схему блокового строения одного из участков, прилегающих к Иртышской зоне смятия (рис. 58). Аномалии силы тяжести были вычислены с учетом поправок за рельеф дневной поверхности и коренных пород. По данным магнито­ разведки границы блоков определяют по характеру и интен­ сивности поля и смещению аномалий. Кроме того, в зонах кон­ тактового метаморфизма магнитное поле наиболее изменчивое.

rqq а этом же этапе исследований целесообразна постановка rSdd для определения мощности рыхлых отложений, что необ­

ходимо знать для общего прогнозирования, введения поправок в гравиразведочные наблюдения и предсказания возможностей

Рис. 58. Схема блокового строения одного из участков рудного Алтая по гравиметрическим данным (по П. С. Ревякину и др.).

1 — граниты; тектонические нарушения: 2 — по геологическим данным, 3 — по грави- и магниторазведке; магнитное поле: 4 — отрицательное,

.5 — нулевое, 6 — положительное, 7 — пилообразное положительное на экзоконтакте интрузий.

электроразведки и геохимических методов на следующем этапе поисков. По кривым ВЭЗ коренные породы отбиваются как горизонт высокого сопротивления. Ошибка в расшифровке ВЭЗ вполне удовлетворительная, около 10—15%. Точки ВЭЗ надо располагать по отдельным, выборочным, профилям. Расстояние между пунктами наблюдений 250—500 м, раз­ носы АВ до 1—2 км.

По результатам грави-, магниторазведки и ВЭЗ с учетом геологических материалов выделяют перспективные площади для более крупномасштабных работ. Такими площадями в пер­ вую очереДЕ являются антиклинальные структуры и пересе­ чения глубинных разломов широтного и северо-западного на­ правлений. Области неглубокого залегания нижнепалеозой­ ских отложений также имеют поисковый интерес, так как пере-

крывающие их нижние горизонты де-

рвонекпх пород наиболее перспективны

кна полиметаллические руды.

Методика последующих комплекс­ ных геофизических работ в значитель­ ной степени определяется глубиной возможных залежей. При сравнительно небольшой мощности рыхлых отложе­

1 1 ний (до первых десятков метров) веду­ щими являются наземные геофизиче­

hские и геохимические исследования, при большой мощности — скважинные геофизические и геохимические методы с отбором образцов из коренных пород или нижней части разреза рыхлых отложе­ ний. Основными при поисках неглубоко залегающего оруденения служат методы

дится глубже верхней кромки рудных тел и зона окисления имеет небольшую мощность. На рис. 59 приведены кривые рк комбинированного профилирования, графики потенциала есте­ ственного поля, данные литогеохимической съемки по двум профилям. Измерения естественного электрического поля и литогеохимическую съемку с анализом на много элементов надо выполнять на всей перспективной площади, а электропрофи­ лирование по отдельным профилям, задаваемым вкрест про­ стирания аномалий естественного поля и ореолов рассеяния свинца, цинка, меди и других элементов.

Возможно, в некоторых районах в качестве основного или вспомогательного метода (для определения природы аномалий естественного электрического поля) более целесообразно ис­ пользовать профилирование (установкой срединного градиента) по методу вызванной поляризации. Дело в том, что отрицатель­ ные аномалии естественного поля и прямое пересечение кри­ вых рк комбинированного профилирования могут наблюдаться и над зонами дробления пород, и тогда вопрос о рудности ано­ малии решается только по данным литогеохимической съемки, что явно недостаточно. С другой стороны, аномалии естествен-

ного поля могут вызываться рудными телами, сложенными вкрапленниками; такие залежи не отмечаются методом комби­ нированного профилирования, так как по сопротивлению вкра­ пленные руды могут быть близки к вмещающим породам. Эти недостатки комбинированного профилирования вынуждают иногда заменять его более дорогим и менее производительным

.методом вызванной поляризации в модификации съемки средин­ ного градиента. Вкрапленные руды, как и сплошные, фикси­ руются повышенной кажущейся поляризуемостью, над неруд­ ными объектами (зоны дробления, трещиноватости) повышен­ ной поляризуемости не наблюдается.

Приведенный комплекс геофизических и геохимических методов следует выполнять в тесном контакте с геологической съемкой территории поисков. Наряду с комбинированным про­ филированием и профилированием ВП положительные резуль­ таты по разбраковке аномалий, вероятно, могут быть получены методом ДИП. Однако опыт работ этим методом на Алтае неве­ лик. При выборе вида электропрофилирования (комбинирован­ ное, срединный градиент ВП, АФИ) надо помнить, что наиболь­ шей глубинностью обладает ВП. Если поверочные горные вы­ работки, заданные после некоторой детализации геофизических аномалий, вскрыли оруденение, следует выполнить наблюде­ ния методом заряженного тела, с помощью которого можно проследить рудные залежи под наносами, определить некото­ рые элементы их залегания и уточнить места заложения новых выработок.

В степных районах Рудного Алтая применение метода есте­ ственного поля весьма ограниченно. Причина заключается не только в большой мощности хорошо проводящих наносов, но и в высоком уровне грунтовых вод. Поэтому аномалии естественного поля над рудными телами бывают здесь неболь­ шими или вообще отсутствуют.

Если комплекс методов для поисков полиметаллических месторождений в районах Алтая с небольшой мощностью рых­ лых отложений в общем ясен, то поиски месторождений на пло­ щадях, перекрытых рыхлыми отложениями мощностью десятки и сотни метров, являются весьма трудными как для геофизи­ ческих, так и для геологических методов. Возможности назем­ ных геофизических методов ограничены тем, что аномалии, вызванные глубокозалегающими рудными телами и наблюда­ емые на дневной поверхности, очень небольшие. Поэтому един­ ственным методом поисков в этих районах остается бурение. Буровые скважины располагают по отдельным профилям, расстояние между скважинами 200—400 м, глубина до первых сотен метров. Однако выбор мест для заложения буровых ■скважин сопряжен со значительными трудностями. Эффектив­ ность буровых работ повышается с привлечением геофизиче­ ских и геохимических методов поисков как в наземном, так

и в скважинном вариантах. Общая схема совместных буровых, геофизических и геохимических исследований представляется в следующем виде.

Перспективные площади, выделенные по совокупности гео­ логических, гравиметрических, магниторазведочных работ и ВЭЗ, до заложения картировочных и глубоких скважин целе­ сообразно исследовать методом естественного электрического поля. Это относится к площадям, где мощность рыхлых отложе­ ний не превышает 30—50 м (определяется по ВЭЗ на предыду­ щей стадии работ). При большой мощности наносов аномалии ЕП на поверхности не проявляются. Применение метода естественного поля обусловливается его высокой производи­ тельностью и низкой стоимостью. Задача работ — выявить зоны пиритизации пород, а также углистые и графитизированные сланцы, которые являются одним из рудоконтролирующих факторов. На участках, где мощность рыхлых отложений больше 30—50 м, следует ставить профилирование методом ВП. Зоны

Рис. 60. Результаты электроразведочных наблюдений над пиритизированными порфиритами и углистыми сланцами (по Ю. С. Рыссу).

■7 рыхлые отложения; 2 — порфириты; з — углистые сланцы; 4 — пиритизация.

разреза значения т)к также несколько повышены, что объяс­ няется рассеянной вкрапленностью. Все это позволяет сделать вывод, что метод BIT в общем случае выделяет рудоносную зону в целом, а отдельные рудные тела фиксирует менее четко. Методами естественного электрического поля и вызванной поляризации удается локализовать площади под дальней­ шие поиски с помощью бурения и скважинных геофизических исследований.

Как уже отмечалось, при поисках глубокозалегающего оруденения на перспективных участках бурят картировочные и глубокие скважины. Задачей картировочного бурения является опоискование перспективных участков и выбор мест заложения глубоких структурных скважин. На этой стадии исследований геохимическими и геофизическими методами изу­ чают околоскважинное, межскважинное и призабойное про­ странство, чтобы разредить сеть буровых скважин. Из методов разведочной геофизики используют литогеохимическую съемку коренных пород (изучение первичных ореолов рассеяния) и нижней части разреза рыхлых отложений (изучение погре­ бенных вторичных ореолов рассеяния), скважинные варианты методов естественного электрического поля, вызванной поля­ ризации, заряженного тела, а также радиоволновое просвечи­ вание и комплексный каротаж скважин.

Минералого-геохимическое изучение месторождений поли­ металлических руд Рудного Алтая показало, что рудоносные участки и отдельные рудные залежи сопровождаются первич­ ными и вторичными ореолами рассеяния. При бурении картировочных скважин отбирают пробы коренных пород и спектраль­ ным анализом определяют содержание элементов-индикаторов полиметаллического оруденения. Повышенные концентрации элементов-индикаторов наблюдаются не только над рудонос­ ными участками и рудными залежами, но также и над зонами нарушений, рассланцевания и гидротермального изменения пород, над контактами пород.

Для примера рассмотрим Иртышский участок (рис. 62). Вся зона гидротермально измененных пород, включая рудные залежи на глубине 50—140 м, отчетливо фиксируется ореолом рассеяния. Установлено, что размеры ореолов рассеяния в ко­ ренных породах зависят от свойств элемента, создающего ореол, от литологического состава вмещающих руду пород й направле­ ния трещиноватости. На рассматриваемом месторождении по

простиранию залежи ореол распространяется на 1000 м за пределы рудного тела.

Изучение первичного рассеяния по глубоким скважинам показало, что отдельные элементы-индикаторы отходят в сто­ роны от рудных тел на следующие расстояния: кадмий — первые метры, висмут и сурьма 10—40, барий, свинец и серебро 15— 100, мышьяк 30—150, молибден 15—150, медь 25—170, цинк