 |
Астронет: Геологический факультет МГУ Геофизические методы исследования земной коры. Часть 2 http://variable-stars.ru/db/msg/1173324/page20.html |
4.3.5. Разведка угольных месторождений полевыми и скважинными геофизическими методами.
Ведущими наземными и скважинными методами разведки угольных месторождений являются электрические. Это объясняется характерными свойствами углей, удельное электрическое сопротивление которых изменяется в очень широких пределах (от 10-5 до 104 Ом*м). Оно зависит от химико-технологических характеристик угля, степени их углефикации и обводненности. Под химико-технологическими характеристиками понимают качественный (химический) и количественный состав органической массы (углерод, водород, кислород, азот и др.), а также количество твердой негорючей массы, называемой золой. На величину электрического сопротивления оказывает влияние в основном зольность углей. При переходе от малозольных (негорючий остаток меньше 10%) к среднезольным (10-30%) и высокозольным (золы больше 30%) бурым и каменным углям сопротивление уменьшается в 3-5 раз. Наоборот, у хорошо проводящих ток антрацитов с увеличением зольности сопротивление растет.
Антрациты и графит, являясь электронными проводниками, отличаются высокой электропроводностью, электрохимической активностью и поляризуемостью. В зависимости от литологии, степени метаморфизма и обводненности угли могут отличаться как высоким, так и низким электрическим сопротивлением от вмещающих пород. Иногда их электрическое сопротивление такое же, как у вмещающих пород. Кроме того, угольные пласты характеризуются пониженными, по сравнению с вмещающими породами, плотностью, скоростью упругих волн, повышенной поляризуемостью.
Сланцы, торф отличаются от окружающих пород пониженными значениями плотности, скорости распространения упругих волн, электрохимического сопротивления.
В целом с помощью методов угольной геофизики решают следующие задачи:
- уточняют границы месторождения;
- картируют выходы пластов угля, сланцев под наносы;
- определяют мощность надугольных, угленосных отложений;
- прослеживают обводненные, трещиноватые и закарстованные породы;
- трассируют малоамплитудные нарушения в угленосной толще;
- изучают горно-геологические условия эксплуатации месторождений;
- оценивают физико-механические и прочностные свойства пород в целях прогнозирования устойчивости горных выработок;
- определяют литологический состав вмещающих пород, марку (зольность) углей, мощность угольных пластов, ведут подсчет запасов;
- выявляют зоны выгорания угольных пластов.
В зависимости от структурных и генетических особенностей угольных месторождений их изучение проводят разными комплексами геофизических методов. Например, на месторождениях платформенного типа с горизонтальным и пологим залеганием угленосных толщ применяют электрические и электромагнитные зондирования, сейсморазведку МОВ, гравиразведку. На месторождениях геосинклинального типа с крутым залеганием угольных толщ набор геофизических методов определяется глубиной их залегания. При больших глубинах залегания (на закрытых угольных месторождениях) применяют те же методы, что и на месторождениях платформенного типа. На месторождениях открытого типа с мощностью наносов до нескольких десятков метров широко используют методы электрического и электромагнитного профилирования (ЭП, ЕП, ДЭМП), гравиразведку и сейсморазведку МПВ.
Изучение мощности залежей торфа целесообразно проводить зимой, когда болота замерзают, с помощью зондирований (ВЭЗ, ЧЗ), особенно радиолокационного (РЛЗ), выполняемого в движении с помощью вездеходов и вручную.
На стадии детальной разведки при подготовке и в ходе эксплуатации угольных месторождений основным методом разведки является бурение. Оно служит для проверки геофизических данных, подсчета запасов, определения качества (марки) углей. Особое место на этом этапе детальной разведки занимают геофизические методы исследования скважин: электрические, ядерные, сейсмоакустические. С их помощью не только сокращается стоимость бурения благодаря проходке скважин без отбора керна, но и проводится документация разреза не менее точно, чем при сплошном отборе керна. Комплексные геофизические исследования в скважинах служат также для определения зольности, плотности, пористости, механического, петрографо-минерального состава угля и окружающих пород, оценки их физико-механических свойств и прочности, что необходимо для выбора способов крепления выработок. В ходе интерпретации материалов устанавливают корреляционные зависимости между геофизическими параметрами и перечисленными выше физико-химическими свойствами углей.
4.4. Изучение подводных месторождений твердых полезных ископаемых
4.4.1. Подводные месторождения твердых полезных ископаемых.
На дне океанов и морей выявлены разнообразные по генезису и видам минерального сырья месторождения твердых полезных ископаемых. По запасам сырья многие из них сопоставимы, а в ряде случаев и превосходят известные рудно-сырьевые месторождения на суше. Эксплуатация этих месторождений может осуществляться драгированием, откачками, эрлифтным (воздушным) подъемом и т.д.
В настоящее время среди разнообразных подводных месторождений твердых полезных ископаемых можно выделить:
- прибрежно-морские россыпи благородных (золото, платина и др.), редких (тантал, ниобий и др.), цветных (цинк, ванадий и др.) и черных (железо, титан, хром) металлов, а также алмазов;
- скопления железомарганцевых конкреций (ЖМК) абиссальных (глубинных) равнин Мирового океана;
- железомарганцевые корки на склонах подводных гор;
- скопления глубоководных полиметаллических и сульфидных руд в срединно-океанических хребтах.
4.4.2. Геофизические поиски подводных рудных месторождений.
Основной задачей геофизических исследований при разведке россыпных месторождений является выяснение общей морфологии залежи, определение мощности и состава рыхлых отложений и рельефа подстилающих коренных пород. В связи с приуроченностью многих прибрежных морских россыпей к затопленным речным долинам, содержащим древние аллювиальные россыпи, важной задачей является выяснение геоморфологических особенностей шельфа и прослеживание аллювиальных отложений в подводных палеодолинах рек. Ведущими геофизическими методами при разведке россыпных месторождений шельфа являются непрерывное сейсмическое профилирование (НСП), электроразведка (ЕП, ВП, КС), магниторазведка и скважинные наблюдения.
Глубоководные месторождения железомарганцевых конкреций (ЖМК) привлекают особое внимание промышленности как весьма перспективный и крупнейший источник марганца, никеля, кобальта, частично меди и некоторых редких металлов. Месторождения ЖМК распространены почти на половине площади дна Мирового океана. В большинстве случаев они приурочены к абиссальным (глубинным) котловинам глубиной 4-5 км. Близки к ЖМК по составу и, видимо, по условиям образования железомарганцевые корки, покрывающие склоны подводных гор на глубинах от 600 до 2000 м. При поисках и разведке ЖМК и рудных корок применяют магниторазведку, НСП, электроразведку (КС, ВП, ЕП) и в меньшем объеме гравиразведку.
По данным магниторазведки и электроразведки по соседним профилям (галсам) коррелируются аномалии, к которым приурочены скопления ЖМК. Метод НСП позволяет определить мощность рыхлых донных осадков над консолидированными или кристаллическими породами. С ростом мощности донных осадков от нескольких метров до 300 м изменяется состав конкреций и уменьшается практически до нуля концентрация полезных компонент в них.
Месторождения глубоководных полиметаллических сульфидных руд вошли в разряд перспективных потенциальных источников меди, цинка, серебра и ряда других металлов. Несмотря на слабую изученность этого нового типа рудных месторождений океанов, уже сейчас ясно, что концентрация в них цветных металлов может быть сопоставима с крупнейшими рудно-сырьевыми объектами континентальных областей. Подводные сульфидные руды образуют сплошные линзообразные залежи в центральных частях срединно-океанических хребтов, преимущественно в тех зонах, где активно проявляется подводный вулканизм.
Установлена связь между скоростью раздвижения дна в рифтах и условиями, благоприятствующими сульфидообразованию. Поэтому интерпретация результатов региональных гидромагнитных и гравиметровых съемок в океанах с точки зрения возраста пород могут служить поисковым критерием на сульфидоносность. При разведке выявленных сульфидных месторождений эффективны придонная сейсморазведка, электромагнитное профилирование на постоянном токе (ЭП), переменными полями (НЧМ) и вызванными потенциалами (ВП), съемка естественных электрических полей (ЕП). Если сейсморазведка решает литолого-структурные задачи, то электроразведка служит для прямых поисков сульфидных руд. Объясняется это тем, что руды отличаются от донных осадков высокой электрохимической активностью, электропроводностью, поляризуемостью.
Перспективны для промышленной разработки месторождения донных фосфоритов, которые встречаются на шельфе и континентальном склоне океанов и морей. По данным региональных акваториальных наблюдений выявляются участки дна, где благоприятны условия для залегания фосфоритов. Поисково-разведочные работы на фосфориты ведутся донной гравиметрией, методом НСП и электрическим профилированиям.
К поискам поддонных рудных месторождений примыкают проблемы выявления затонувших кораблей, археологических объектов, выполняемые сейсмоакустическими и электрическими методами.