Биографии Характеристики Анализ

Разведка полезных ископаемых: как ведут геологоразведочные работы. Методы разведки Геология разведка

Геологическая разведка

Скопления нефти и газа связаны с геологическим строением недр Земли, в связи с этим изучение этого строение и составление геологических карт регионов лежит в базе всœех методов поиска нефти и газа.

Геофизика - комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твёрдой Земли (земную кору,мантию

Жидкое внешнее и твёрдое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озёр, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы(метеорологию, климатологию, аэрономию).

Разведочной геофизикой называют раздел геофизики, посвящённый изучению строения Земли с целью поиска и уточнения строения залежей полезных ископаемых, а также выявлению предпосылок для их образования. Разведочная геофизика проводится на суше, акватории морей, океанов и пресных водоемов, в скважинах, с воздуха и из космоса. Разведочная геофизика является важной составляющей геологоразведочного процесса благодаря высокой эффективности, надёжности, дешевизне и скорости проведения.

Геофизические методы исследований - это научно-прикладной раздел геофизики, предназначенный для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геологических, гидрогеологических, мерзлотно-гляциологических и других изысканий и основанный на изучении естественных и искусственных полей Земли. Геофизика, находясь на стыке нескольких наук (геологии, физики, химии, математики, астрономии и географии), изучает происхождение и строение различных физических полей Земли и протекающих в ней и ближнем космосœе физических процессов. Предметом исследования научно-прикладных разделов геофизики является осадочный чехол, кристаллический фундамент, земная кора и верхняя мантия с общей глубиной до 100 км.

Общее число геофизических методов или модификаций превышает 100 и существуют различные их классификации. Методы ГИС отличаются большим разнообразием и используют ВСЕ ВИДЫ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ (электрические, электромагнитные, тепловые, ядерных излучений, гравитационные, механических напряжений). По используемым физическим полям Земли их подразделяют на гравиразведку, магниторазведку, электроразведку, сейсморазведку, ядерную геофизику и терморазведку, называемые также гравиметрическими, магнитными, электромагнитными, сейсмическими, ядерно-физическими и термическими геофизическими методами исследований. В первых двух используют естественные, а в остальных - естественные и искусственные физические поля Земли. К естественным (пассивным) физическим полям Земли относят гравитационное (поле тяготения), геомагнитное, электромагнитное (разной природы), сейсмическое (поле упругих колебаний в результате землетрясений), радиоактивное и термическое. К искусственным (активным) относят следующие физические поля: электрическое, электромагнитное, сейсмическое (поле упругих колебаний, вызванных искусственным путем), вторичных ядерных излучений, термическое (поле температур).

Каждое физическое поле определяется своими параметрами. К примеру, гравитационное поле характеризуют ускорением свободного падения g и вторыми производными потенциала, геомагнитное поле - полным вектором напряженности и различными его элементами, электромагнитное - векторами магнитной и электрической компонент, упругое - временем и скоростями распространения различных упругих волн, ядерно-физические - интенсивностями естественного и искусственно вызванных излучений, термическое - распределœением температур и тепловых потоков.

Принципиальная возможность проведения геологической разведки на базе изучения различных физических полей Земли определяется тем, что распределœение параметров полей на поверхности или в глубинœе Земли, в море, океане или в воздушной оболочке зависит не только от общего строения Земли и околоземного пространства, а также происхождения или способа создания полей, т. е. от нормального поля, но также и от неоднородностей геологической среды, создающих аномальные поля. Иными словами, геофизика служит для выявления аномалий физических полей, обусловленных неоднородностями геологического строения, связанных с изменением физических свойств и геометрических параметров слоев, геологических или техногенных объектов.

Геофизическая информация отражает физико-геологические неоднородности среды в плане, по глубинœе и во времени. При этом возникновение аномалий связано с тем, что объект поисков, называемый возмущающим, либо сам создает поля в силу естественных причин, к примеру, повышенной намагниченности, либо искажает искусственное поле вследствие различий физических свойств, к примеру, отражение упругих или электромагнитных волн от контактов разных толщ.

В случае если геологические и геохимические методы являются прямыми, методами близкого действия, основанными на непосредственном, точечном или локальном изучении минœерального, петрографического или геохимического состава вскрытых выработками пород, то геофизические методы являются косвенными, дальнодействующими, обеспечивающими равномерность, объёмный характер получаемой информации и практически неограниченную глубинность. При этом производительность геофизических работ значительно выше, а стоимость в несколько раз меньше по сравнению с разведкой с помощью неглубоких (до 100 м) и в сотни раз меньше при бурении глубоких (свыше 1 км) скважин. Повышая геологическую и экономическую эффективность изучения недр, геофизические методы исследования являются важнейшим направлением современной геологии.

Выявление геофизических аномалий - сложная техническая и математическая проблема, поскольку оно проводится на фоне не всœегда однородного и спокойного нормального поля, а среди разнообразных помех геологического, природного, техногенного характера (неоднородности верхней части геологической среды, неровности рельефа, космические, атмосферные, климатические, промышленные и другие помехи).

Измерив те или иные физические параметры по системам обычно параллельных профилей или маршрутов и выявив аномалии, можно судить о свойствах пород и о геологическом строении района исследований.

Получаемые аномалии определяются, прежде всœего, изменением физических свойств горных пород по площади и по глубинœе. К примеру, гравитационное поле зависит от изменения плотности пород; магнитное поле - магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности; электрическое и электромагнитное поля - от удельного электрического сопротивления пород, диэлектрической и магнитной проницаемости, электрохимической активности и поляризуемости; упругое поле - от скорости распространения различных типов волн, а последние, в свою очередь, - от плотности и упругих констант; ядерные - от естественной радиоактивности, гамма- и нейтронных свойств; термическое поле - от теплопроводности теплоемкости и др.

Физические свойства разных горных пород меняются иногда в небольших (к примеру, плотность - от 1 до 6 г/см3), а иногда в очень широких пределах (к примеру, удельное электрическое сопротивление-от 0,001 до 1015 Ом-м). Учитывая зависимость отцелого ряда физико-геологических факторов одна и та же порода может характеризоваться разными свойствами и, напротив - разные породы могут не различаться по некоторым свойствам. Изучение физических свойств горных пород и их связи с минœеральным и петрофизическим составом, а также водонефтегазонасыщенностью и является предметом исследований петрофизики.

Известны различные прикладные (целœевые) классификации геофизических методов. Региональные геофизические методы предназначены для внемасштабных глубинных исследований на глубинах до 100 км (глубинная геофизика), мелко-среднемасштабных структурных исследований на глубинах около 10 км (структурная геофизика) и крупномасштабных картировочно-поисковых съемок на глубинах до 2 км (картировочно-поисковая геофизика). К разведочной относят нефтегазовую, рудную, нерудную и угольную геофизику, применяемую для поисков и разведки месторождений соответствующих полезных ископаемых. Иногда региональную и нефтегазовую геофизику объединяют в структурную. Инженерно-гидрогеологическая геофизика объединяет методы, предназначенные для инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических, почвенно-мелиоративных и техногенных исследований. Под техногенной геофизикой понимают методы мониторинга, т. е. системы изучения, слежения и контроля за изменением состояния среды в результате деятельности человека (в том числе контроля загрязнения и экологической охраны подземных вод и геологической среды). Сюда же можно отнести методы изучения условий передачи энергии, коррозии металлических конструкций, поисков погребенных объектов, к примеру, археологических и др.
Размещено на реф.рф
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, возникнув как прикладные геологоразведочные, геофизические методы исследования находят применение и в других областях человеческой деятельности.

По месту проведения работ геофизические методы исследования подразделяют на следующие технологические комплексы: аэрокосмические (дистанционные), полевые (наземные), акваториальные (океанические, морские, речные), подземные (шахтно-рудничные) и геофизические исследования скважин (ГИС) или каротаж. Иногда дистанционные методы изучения поверхности и глубин Земли с помощью самолетов, вертолетов, искусственных спутников, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций не считают геофизическими, поскольку при этих работах преобладают съемки в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн (фото- и телœевизионная съемки). При этом, кроме таких визуальных наблюдений, всœе чаще используют дистанционные методы невидимого диапазона электромагнитных волн: инфракрасные, радиолокационные (радарная и радиотепловая), радиоволновые, ядерные, магнитные и другие, которые являются сугубо геофизическими. Особое место занимают геофизические исследования скважин, отличающиеся от прочих геофизических методов специальной аппаратурой и техникой наблюдений и имеющие большое прикладное значение при документации разрезов скважин.

Верхние оболочки Земли являются предметом исследования не только геофизических методов, но и других наук: геологии со всœеми разделами, геохимии, географии и др.
Размещено на реф.рф
Геофизические методы исследования, базируясь на этих науках, являются, прежде всœего, геологическими. Вместе с тем, давая другим наукам о Земле всœевозможную информацию, они изменяют сам характер геологоразведочных работ.

Теория геофизических методов исследований - физико-математическая. Математическое моделирование, т. е. решение геофизических задач с помощью математики, настолько сложно, что здесь используют передовые ее достижения и самый высокий уровень компьютеризации. На геофизических задачах в немалой степени совершенствуется математический аппарат. Математическое решение прямой задачи геофизики, ᴛ.ᴇ. определœение параметров поля по известным свойствам и размерам геологических тел, хотя иногда очень сложно, но единственно. Вместе с тем, одно и то же распределœение параметров физического поля может соответствовать различным соотношениям физических свойств и размеров геологических объектов. Иными словами, математическое решение обратной задачи геофизики, т. е. определœение размеров геологических объектов и свойств слагающих их пород по наблюденному полю, не только значительно сложнее, но и, как правило, не единственно.

В процессе геолого-геофизических изысканий составляются следующие виды карт (кроме геологических профилей и схем корреляции):

– общих мощностей горизонта͵ которые обычно строят для изучения условий осадконокопления, палеотектонических особенностей и др.;

– эффективных мощностей горизонта (пласта), на которых показывают суммарные мощности только проницаемых прослоев-коллекторов. Эти карты применяют при подсчете запасов нефти и газа, проектировании и анализе разработки нефтяных залежей. Вместе с тем, исходя из практических задач, наряду с картой эффективной мощности строят карты эффективной нефтенасыщенной мощности пласта͵ на которой показывают лишь мощности пористых нефтенасыщенных пластов;

– распространения коллекторов или зональных интервалов, на базе которых оценивают прерывистость продуктивных пластов. Чаще всœего такие карты совмещают с картами эффективных мощностей;

– распространения зон слияния пластов, которые позволяют установить возможные зоны перетоков нефти или обводнения за счёт слияния с водоносным горизонтом;

– пористости и проницаемости, используемые для изучения характера и закономерностей изменения коллекторских свойств пластов. Эти карты составляют лишь в тех случаях, когда по залежи накоплен большой фактический материал, которым более или менее равномерно освещена вся площадь месторождения и если значения указанных параметров значительно изменяются по площади;

– геофизических параметров, характеризующих коллекторские свойства пластов.

Решение обратной задачи - это основное содержание интерпретации данных разведочной геофизики. Оно с достаточной точностью должна быть выполнено лишь тогда, когда кроме наблюденного поля из дополнительных источников получены сведения о свойствах пород, залегающих на глубинœе (к примеру, по данным геофизических измерений в скважинах или на образцах). Большей однозначности интерпретации в определœенных условиях можно добиться комплексным изучением нескольких полей.

Методика и аппаратура геофизических методов исследования основаны на использовании механики, электроники, автоматики, вычислительной техники, т. е. способы измерений - физико-технические. При этом современный уровень требований к аппаратуре очень высокий.

Эффективность разведочной геофизики при решении какой-либо задачи определяется правильным выбором метода (или комплекса методов), рациональной и высококачественной методикой и техникой проведения работ, качеством геофизической интерпретации и геологического истолкования результатов. Сложность геофизической интерпретации объясняется как неоднозначностью решения обратной задачи, так иногда и приближенностью самого решения. По этой причине из нескольких возможных вариантов интерпретации крайне важно выбирать наиболее достоверный, что можно сделать при использовании всœех сведений о физических свойствах пород района исследований, их литологии, тектоническом строении, гидрогеологических условиях. Иными словами, лишь при хорошем знании геологии района можно получить наиболее достоверное истолкование результатов геофизических методов исследований, что требует совместной работы геофизиков и геологов при интерпретации. Последнее, очевидно, невыполнимо, в случае если геофизики не имеют прочных знаний по геологическим дисциплинам и слабо знакомы с изучаемым районом, а геологи не разбираются в сущности и возможностях тех или иных методов геофизики.

Возрастание роли геофизики в связи с увеличением глубин и сложности разведки месторождений ведет не к замене геологических методов геофизическими, а к рациональному их сочетанию, широкому использованию всœеми геологами данных геофизики. Единство и взаимодействие геофизической и геологической информации - руководящий методологический принцип комплексирования наук о Земле. Объясняется это тем, что возможности каждого частного метода геологоразведки (съемки, бурения, проходки выработок, геофизики, геохимии и др.) ограничены.

Разведочная геофизика является сравнительно молодой наукой, сформировавшейся в 20-е годы XX века. При этом ее физико-математические основы заложены значительно раньше. Так же давно началось использование полей Земли в практических целях. Ранее других методов возникла магниторазведка. Первые сведения о применении компаса для разведки магнитных руд в Швеции относятся к 1640 ᴦ. Теория гравитационного поля Земли берет свое начало с 1687 ᴦ., когда И. Ньютон сформулировал закон всœемирного тяготения. Первыми работами по электроразведке являются наблюдения Р. Фокса (Великобритания) в 1830 ᴦ. естественной поляризации сульфидных залежей и Е.И. Рогозина, который в 1903 ᴦ. дал первое изложение основ этого метода.

Первыми магниторазведочными работами в России были съемки Курской магнитной аномалии (КМА) профессора МГУ Э.Е. Лейста в 1894 ᴦ., а в конце IX века - работы на Урале Д.И. Менделœеева и в районе Кривого Рога И.Т. Пассальского. Теоретические работы Э. Вихерта (Германия) и Б.Б. Голицына в начале XX века в области сейсмологии имели самое непосредственное отношение к созданию сейсморазведки. В 1919 ᴦ. были начаты магнитные исследования на КМА. Эти работы можно считать началом развития не только отечественной, но мировой разведочной геофизики. Сегодня по уровню теории и практическому использованию отечественная геофизика занимает передовые позиции в мире. Дальнейший рост минœерально-сырьевой базы страны, требующий разведки полезных ископаемых на всœе больших глубинах и в труднодоступных районах, а также расширение объёмов горнотехнических, инженерно-гидрогеологических, мерзлотно-гляциологических, почвенномелиоративных, техногенных изысканий приведут к дальнейшему расширению применения геофизических методов исследований, их широкому комплексированию с другими методами, а значит, крайне важно сти их изучения различными специалистами.

Первый поисковый этап – геологическая разведка по сбору данных о геологическом строении с использованием не разрушающих недра методов. Широко применяют также различные геофизические методы (сейсморазведка на суше, магниторазведка с применением авиационной техники и космических аппаратов и др.) с целью воссоздать глубинное строение недр и найти предполагаемые нефтяные и газовые залежи.

Сейсморазведка - раздел разведочной геофизики, включающий методы изучения строения Земли, основанные на возбуждении и регистрации упругих волн. При сейсморазведкеизмеряют скорость распространения взрывной волны в толще горных пород на глубинœе исследований не более 2-3 км. Для возбуждения колебаний применяется взрывы зарядов тротила в неглубоких скважинах, а также долгое (вибрационное) или короткое (импульсное) ударное воздействие на горные породы. Взрывные источники наносят большой урон окружающей среде. Невзрывные источники могут использовать многократно в одной и той же точке, более управляемы, но гораздо слабее.

Породы земной коры различаются по упругим свойствам - модулю Юнга, коэффициенту Пуассона и плотности, что приводит к тому, что упругая волна распространяется в них с различной скоростью, а на границах сравнительно однородных пластов испытывает явления отражения, преломления и прохождения. Распространяясь в объёме горных пород, упругая волна попадает на границы раздела, изменяет направление и динамические свойства и образуются новые волны. Наличие резких границ раздела между пластами приводит к образованию вторичных волн, интенсивность которых зависит от контрастности границы по упругим свойствам. Чем сложнее строение изучаемой геологической среды, тем больше волн образуется на границах ее раздела. Образовавшиеся вторичные волны содержат информацию о строении и составе горных пород, через которые они проходят.

Для регистрации колебаний упругих волн применяют специальные устройства - сейсмоприемники, располагающиеся на пути следования волн и преобразующие колебания частиц почвы в электрический сигнал. Продольные (раньше изучали только эти волны) и поперченные волны этих упругих колебаний, отраженные от слоев горных пород (с различной плотностью и упругостью), регистрируются сейсмоприемниками (датчиками), которые располагаются по определœенной схеме на поверхности изучаемой территории. Получаемые зависимости объединяются в сейсмотрассы (графики колебаний), которые затем объединяются в сейсмограммы. Полученные данные в виде сейсмограмм затем обрабатываются на ПК, и на базе анализа полученных результатов составляется глубинная карта границ залегания тех или иных пород с различными свойствами, по которым можно предположить наличие нефтегазоносных залежей.

Методы сейсморазведки различают по типу используемых полезных волн, по стадии геологоразведочного процесса, по решаемым задачам, по способу получения данных, типу источника колебаний. Выделяют (наиболее важные):

· Метод отраженных волн (основан на выделœении волн, однократно отраженных от целœевой геологической границы; наиболее востребованный метод)

· Метод преломленных волн (ориентирован на преломленные волны, которые образуются при падении волны на границу двух пластов под определœенным углом)

По размерности сейсморазведка различается на 1D, 2D и 3D варианты. Зависит от расстановки пунктов приема возбуждения и приема.

Магниторазведка позволяет изучать с помощью высокочувствительных магнитометров аномалии магнитного поля Земли, которые связаны с различиями магнитных свойств разных пород на глубинœе до 7 км. Такие найденные аномалии, измеряемые у поверхности Земли, позволяют предположить в ряде случаев существование в недрах складчатых структур или пластов плотных кристаллических пород в изучаемом районе. Замеченное снижение электрического сопротивления недр и служит косвенным признаком возможного скопления нефти и газа. Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Принято считать, что глобальное магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям (инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и дрейфа материков. С целью поисков месторождений полезных ископаемых магниторазведка применяется в виде наземной, морской или аэромагнитной съёмки. Магнитная съемка проводится, как правило, по сети параллельных линий, или профилей. После ввода необходимых поправок строится карта магнитного поля в виде графиков или изолиний. На карте могут находится области с покойного поля и магнитные аномалии - локальные возмущения магнитного поля, вызванные неоднородностями магнитных свойств горных пород. Магниторазведка проводится с целью выявления аномалий как непосредственно связанных с полезным ископаемым, так и с контролирующими залежь тектоническими и стратиграфическими структурами.

Магниторазведка с успехом применяется при поисках желœезнорудных месторождений, где ее можно рассматривать как прямой метод поисков и где полученные данные могут использоваться для предварительной оценки запасов и качества руд. При поисках других полезных ископаемых магниторазведка как правило применяется в комплексе с другими геофизическими методами и решает в основном задачи геологического картирования.

Гравиразведка. Гравиразведкой или гравиметрией принято называть геофизический метод, изучающий изменение ускорения свободного падения в связи с изменением плотности геологических тел. Гравиметрическая разведка основана на изучении естественного поля силы тяжести на земной поверхности. Информация об элементах этого поля позволяет по распределœению в земной коре геологических тел различать плотности, устанавливать глубинное строение изучаемых площадей.

Физической основой метода является закон всœемирного тяготения Исаака Ньютона, в соответствии с которым разные по плотности горные породы создают различные изменения в гравитационном поле. Горные породы имеют определœенные и устойчивые плотностные характеристики, определœенные сочетания которых создают характерные гравитационные поля (аномальные поля). Интенсивность аномалий определяется контрастностью физических свойств, относительной глубиной объекта͵ уровнем помех (к ним относятся неоднородности верхней части геологической среды, неровности рельефа, космические, атмосферные, климатические, промышленные и др).

В результате гравиразведки рассчитываются аномалии силы тяжести, обусловленные теми или иными плотностными неоднородностями – прямая задача. Определœение местоположения, залегания, формы, размеров и плотности тел по известным аномалиям – обратная задача.

Первым этапом интерпретации результатов является качественная интерпретация – дается видуальное описание характера аномалий силы тяжести по картам и профилям. При этом отмечается форма аномалий, их простирание, примерные размеры, амплитуда. Устанавливается гравитационных аномалий с геологическим строением, выделяются региональные аномалии, связанные со строением земной коры, и локальные аномалии, представляющие разведочные интерес. Региональные аномалии связаны с глубинными аномалиями плотности, крупными структурами земной коры, поверхностью кристаллического фундамента и неоднородностью его состава. Локальные аномалии приурочены к антиклинальным, синклинальным структурам в осадочном чехле и фундаменте, залежам полезным ископаемых.

Гравиразведка активно применяется при региональном исследовании земной коры и верхней мантии, выявлении глубинных тектонических нарушений, поиске полезных ископаемых - преимущественно рудных, выделœении алмазоносных трубок взрыва. Гравиразведка позволяет изучать состав горных пород, и их положение в геологическом разрезе, к примеру для магматических с ростом основности возрастает концентрация желœезистых соединœений и плотность.

Для проведения гравиразведки применяются гравиметры, чувствительные приборы измеряющие ускорение свободного падения. Единицей измерения этой величины является Гал или более употребительный мГал. Крупные геологические тела характеризуются аномалиями в десятки и даже сотни мГал. В отечественной практике наиболее широко применяются кварцевые гравиметры ГНУ-КС и ГНУ-КВ.

Электроразведка – совокупность методов изучения строения земной коры и поисков месторождений полезных ископаемых, основанных на изучении естественных и искусственных электромагнитных полей; это геофизический метод, основанный на измерении удельного электрического сопротивления горных пород. Удельное электрическое сопротивление измеряют как по глубинœе в одной точке (вертикальное электромагнитное зондирование), так и по площади, получая карту сопротивлений (электропрофилирование).

Измерения УЭС пород происходит на поверхности. В землю втыкаются электроды, одни из которых приемные, а другие – питающие. С помощью специальной аппаратуры через питающие электроды подается ток, а на приемных электродах измеряется разность потенциалов. Показания записываются и впоследствии обрабатываются на компьютере.

Важно понимать, что каждому изучаемому геологическому разрезу соответствует его модель – геоэлектрический разрез, представляющий собой совокупность электрических и геометрических характеристик горных пород и руд, слагающих данный разрез. Исследования геологического разреза на глубину называются зондированием, а в горизонтальном направлении на определœенной глубинœе – профилированием.

Результатом вертикального электромагнитного зондирования являются геоэлектрические разрезы, на которых по показаниям сопротивлений выделяют литологические слои. При электропрофилировании основной целью является получение площадных данных, в связи с этим результатом электропрофилирования является карта сопротивлений.

Методы электроразведки позволяют изучать параметры геологического разреза, измеряя параметры постоянного электрического или переменного электромагнитного поля.

В электроразведке сейчас насчитывается свыше 50 различных методов и модфикаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. Учитывая зависимость отпринципа исследования их можно разделить на следующие группы: методы сопротивлений (метод постоянного тока) и электромагнитные методы.

Методы сопротивлений основаны на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение можно вычислить сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить к какой части подповерхностного пространства это сопротивление относится (вертикально электрическое зондирование – ВЭЗ, электропрофилирование – ЭП, метод заряженного тела - МЗТ). Данные методы, как правило, применяют при региональных, структурно-картировочных и разведочных исследованиях, когда ставятся задачи расчленения геологического разреза на слои и блоки, определœения последовательности залегания пластов и картирования тектонических структур.

Следующие методы электроразведки:

· Методы электрохимической поляризации (метод естественного поля – ЕП, метод внешнего поля - ВП)

· Магнитотеллурические методы (магнитотеллурическое зондирование – МТЗ, магнитотеллурическое профилирование – МТП)

· Индуктивные методы (низкочастотные индуктивные методы – НЧИМ, метод переходных процессов – МПП)

· Электромагнитные зондирования (зондирование становлением –ЗС, частотное зондирование – ЧЗ, дистанционные электромагнитные зондирования – ДЭМЗ)

· Радиоволновые методы (радиоволновое зондирование – РВЗ, радиоволновое профилироваие – РВП, георадар)

Геологическая разведка - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Геологическая разведка" 2017, 2018.

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).

Этап разведки месторождений полезных ископаемых подразделяется на три стадии:

1) предварительная разведка;

2) детальная разведка;

3) эксплуатационная разведка.

Это подразделение разведочного этапа на стадии непосредственно вытекает из первого принципа разведки - последовательных приближений.

Предварительная разведка преследует цели выяснения общих размеров месторождения и получения приближенного представления о форме, размерах и качестве основных тел полезного ископаемого, составляющих сложное месторождение. В эту стадию завершается детальное изучение поверхности месторождения на основе уточнения крупномасштабной геологической карты.

Если на поисково-разведочной стадии поискового этапа геологическая съемка нередко ведется на глазомерной или полуинструментальной основе, то к началу предварительной разведки необходимо иметь достаточно точную геологическую карту масштаба 1: 10 ООО - 1: 5000, составленную на инструментальной топографической основе. В соответствии с этой картой направляются первые разведочные работы. На стадии предварительной разведки разведочные выработки задаются уже по определенной системе и некоторые из них доводятся до большой глубины.

Для освещения глубоких горизонтов месторождения и фиксации нижней границы оруденения часто бывает целесообразно до начала постепенного разбуривания месторождения сразу же пройти одну- две скважины до глубины, где предполагается наличие полезно! о ископаемого, это дает возможность перевести запасы данного месторождения или рудного тела в категорию С2 или Сх (в зависимости от типа месторождения).

Разведочные выработки целесообразно наносить одновременно на имеющуюся карту рудного поля и на новую топографическую основу масштаба 1: 2000-1: 1000 (редко 1: 5000 или 1: 500).

Все эти предварительные разведочные мероприятия дают возможность с большей или меньшей степенью достоверности определить размеры месторождения (его общий «масштаб»), элементы залегания рудных тел, особенности вмещающих пород; а также приблизительно выяснить качество полезного ископаемого, а иногда и выделить основные природные типы руд. На основании данных пред- верительной разведки месторождения выбираются участки для последующей детальной разведки. Если разведывается очень крупное месторождение, то перспективные участки под детальную разведку первой очереди составляют небольшую часть всего месторождения. Мелкие же месторождения обычно целиком переходят в стадию детальной разведки.

По результатам предварительной разведки производится подсчет запасов и составляется технико-экономический доклад (ТЭД), содержащий надежную промышленную оценку месторождения.

Детальная разведка производится только в том случае, если месторождение должно эксплуатироваться в ближайшие годы. Нет смысла вкладывать значительно большие по сравнению с предварительной разведкой средства в объект, промышленное освоение которого откладывается на неопределенное время.

На стадии детальной разведки с высокой степенью точности обрисовываются контуры каждого тела полезного ископаемого и выявляются его элементы залегания с учетом всех возможных изменений, вызванных складчатыми и разрывными нарушениями; резуль- !аты исследований наносятся на карту, составленную на стадии предварительной разведки в масштабе от 1: 2000 до 1: 500 (в зависимости от размеров и сложности месторождения).

На стадии детальной разведки производится пространственное расчленение месторождения по природным типам и промышленным сортам полезного ископаемого на основании установленных промышленных условий (кондиций). В связи с этим, помимо химических анализов и минералогических исследований полезного ископаемого, производятся испытания технологических свойств каждого его сорта. Вопросы водоносности участка месторождения, физических свойств вмещающих горных пород и другие горнотехнические вопросы, выясненные в стадию предварительной разведки только приблизительно, при детальной разведке должны быть освещены на основе точных измерений и специальных исследований.

Естественно, что для получения разнообразных и достаточно точных сведений о месторождении в стадию детальной разведки приходится проводить новые разведочные выработки и, таким образом, уплотнять разведочную сеть особенно в наиболее сложных по геологическому строению участках и в местах наиболее богатых скоплений полезного ископаемого. Однако в этот период нужно проходить только те выработки, проходку которых нельзя отложить до стадии эксплуатационной разведки, так как они необходимы для составления проекта эксплуатации месторождения.

На основании детальной разведки уже значительно более точно подсчитываются запасы полезного ископаемого в блоках по сортам, выделенным пространственно на разведочных планах и разрезах.

По результатам детальной разведки, составляется технический проект эксплуатации месторождения. В зависимости от размеров месторождения оно может быть после детальной разведки передано для промышленного освоения или все целиком, или в случае очень крупных объектов - по частям. Следовательно, и технический проект разработки месторождения может быть общим или слагаться из нескольких частей.

При ведении детальных разведочных работ следует с самого начала поддерживать связь с проектной организацией. Это дает возможность своевременно учесть требования проектировщиков и тем самым избежать в дальнейшем дополнительных работ.

Эксплуатационная разведка начинается с момента организации добычи полезного ископаемого. Она пространственно и по времени немного опережает горноэксплуатационные работы, сопровождая разработку месторождения почти до ее окончания.

Разведка, производимая в процессе эксплуатации месторождения полезного ископаемого, отличается наибольшей точностью, так как сеть выработок, используемых разведчиком, в этот период наиболее густая; в их число, помимо прежних и новых разведочных выработок, входит множество горных подготовительных выработок: штреков, ортов, восстающих, рассечек. На стадии эксплуатационной разведки уточняется строение тел полезного ископаемого как в отношении их форм, так и в отношении границ, разделяющих сорта, а также мелкие тектонические нарушения и смещения. Разведочные работы и подземное геологическое картирование ведутся уже в масштабах от 1: 500 до 1: 100 на маркшейдерской основе, что позволяет заметить все необходимые и ранее неучтенные детали строения месторождения.

Все горнопроходческие вопросы и вопросы технологии переработки полезного ископаемого также подвергаются уточнению по отдельным, сравнительно небольшим участкам месторождения, определяемым границами какого-либо эксплуатационного участка. Устойчивость вмещающих пород уже рассматривается не вообще, а по каясдому данному блоку. Приток подземных вод изучается но вообще, а по данной шахте и т. д.

На основании эксплуатационной разведки подсчет запасов полезного ископаемого выполняется наиболее точно, с детализацией по отдельным мелким участкам (этажам, блокам, уступам), что позволяет вести систематический учет добытого и оставшегося в недрах полезного ископаемого по каждому эксплуатационному участку и по различным сортам. По данным эксплуатационной разведки ведется текущее производственное планирование добычи полезного ископаемого, направляются подготовительные и очистные выработки, составляется баланс запасов и добычи.

В практике в одних случаях стадии разведки отчетливо отделяются друг от друга, в других - сливаются в непрерывную цепь разведочного процесса так, что трудно найти границу между предварительной и детальной разведкой (эксплуатационная разведка обычно довольно точно фиксируется во времени моментом начала добычи полезного ископаемого). Но ргак или иначе эти стадии существуют, и главный практический смысл 11 х разделения состоит в том, чтобы не допускать перехода к детальной разведке, связанной с затратой больших средств, не проведя предварительной разведки для отбраковки каких-либо частей месторождения или даже всего месторождения, оказавшегося непромышленным. Одним словом, детальная разведка отделена от предварительной составлением ТЭДа (технико-экономического доклада).

Некоторое исключение составляет разведка весьма капризных месторождений: мелких гнезд оптических минералов, драгоценных камней, платиноносных хромитов, редкометальных пегматитов и т. п. Эти месторождения потребовали бы для своей предварительной разведки сеть горных разведочных выработок почти такой же плотности, какая необходима для подготовки их к эксплуатации. Поэтому после стадии поисково-разведочных работ они сразу подвергаются эксплуатационной разведке, которая в то же время является предварительной и детальной. Допускаемый при этом риск излишних затрат на разведочно-эксплуатационные выработки обычно окупается ценностью полезного ископаемого. В некоторых случаях на менее капризных месторождениях детальная и эксплуатационная разведка также сливаются в одно целое.

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.

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.