Краткий конспект курса лекций

Поиски месторождений полезных ископаемых

Часть 1

Поиски и методика разведки месторождений полезных ископаемых

Доцент Сокерин М.Ю.

г. Сыктывкар, 2007 г.

Раздел 1. Введение в систему геологического изучения недр, поисков, оценки и разведки месторождений полезных ископаемых. Стадии геологоразведочных работ. Содержание поисковых работ. Содержание разведочных работ. Основные принципы классификации, оценки и учета запасов и ресурсов полезных ископаемых.

Тема 1

Вводная лекция. Определения и понятия. Место учения о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых в системе наук о Земле. Краткая история. Промышленная классификация полезных ископаемых. Законодательство о недрах. Геологоразведочная отрасль страны.

Цели и задачи курса. Прикладной курс знаний «Поиски и методика разведки месторождений полезных ископаемых» является составной частью учения о полезных ископаемых, выясняющего условия нахождения и пути наиболее эффективного выявления, оценки и разведки промышленных месторождений полезных ископаемых (МПИ). Вместе с курсом «Техника разведки МПИ», изучающим технологию и методику разведочного бурения и проходки поверхностных и подземных горноразведочных выработок, этот курс и направление практической (прикладной) геологии иногда называют «Геологоразведочным делом» (по аналогии с «Горным делом», от которого геологоразведочное дело когда-то отпочковалось).

Один из крупнейших разведчиков и теоретиков учения о поисках и разведке МПИ Владимир Михайлович Крейтер, работавший в 30-х -60-х годах прошлого века, дал достаточно точное и четкое определение:

«Учение о поисках и разведке полезных ископаемых есть прикладная геологическая наука, изучающая условия нахождения и пути наиболее эффективного выявления промышленных месторождений полезных ископаемых» (Крейтер, 1969).

В.М. Крейтер считал, что это учение как самостоятельная наука геологического цикла впервые оформилась в начале 30-х годов ХХ века в СССР, когда из нее выделилась техника разведки. Но, несмотря на достаточно веские основания такого определения времени рождения и возраста учения о поисках и разведке МПИ, вероятно, это несколько упрощенный взгляд.

История поисков, оценки и разведки месторождений полезных ископаемых насчитывает многие тысячелетия. Вспомним названия этапов развития человечества - «каменный век», «бронзовый век», «железный век». С древнейших времен люди использовали каменные орудия (топоры, резцы, ножи), позднее, используя «подъемную руду» и приповерхностные легко обнаруживаемые месторождения металлов и освоив технологию переплавки меди и олова, создали бронзовые орудия труда, позднее научились выплавлять более тугоплавкое железо.

Вначале использовалась так называемая «подъемная руда» - рудные обломки собирались с поверхности земли, затем для добычи полезных ископаемых все больше используются горные выработки (карьеры, шурфы, шахты и т.п.).

С самого начала человеческой истории людей интересовало золото, вначале в качестве украшений, позднее в качестве эталона ценности (стоимости), а уже в новейшей истории начали широко использоваться выдающиеся химические и физические свойства этого металла - его химическая устойчивость к различным окислителям, высочайшая электропроводность, ковкость - способность расплющиваться до тончайших прозрачных зеленоватого оттенка пластинок и т.д. и т.п.

Во все времена людей интересовали и сами горные породы в качестве строительного материала для строительства жилья, зданий, инженерных сооружений и т.д. и т.п.

Добывая ископаемые, люди одновременно изучали и закономерности их размещения, накапливали опыт выявления месторождений, закрепляли в памяти поколений поисковые признаки. Древние горные выработки проходились с исключительной целесообразностью, указывающей на то, что рудокопы хорошо разбирались не только в рудах, но и во вмещающих их породах.

Еще в XVI веке немецкий ученый Георг Агрикола, вероятно, первым обобщил опыт горно-металлургического производства и, систематизировав его по процессам, выделил направление «поиски и разведка месторождений полезных ископаемых».

В России одна из первых исторических дат открытий ископаемых богатств относится к первой четверти XIII века, когда (неизвестно кем) было открыто «Цильменское» месторождение медных руд в Печорском крае, которое едва ли не является первым открытием месторождений руд в древней Руси.

В 1491 г. царь Иван III посылает из Москвы на Цильму поисковую партию иностранных (Иван да Виктор) и местных – русских (Андрей Петров и Василий Болтин) «рудознатцев» «руды искати серебряные». Это была, вероятно, первая государственная экспедиция Московской Руси. Уже 20 октября того же года рудознатцы вернулись в Москву и сообщили, что «они нашли руду серебряную и медную великого князя в вотчине на Цильме, не доходя до Космы реки…». На следующий же год царь посылает на Цильму новую партию «рудознатцев», но на этот раз уже с 340 рабочими. Был создан горный промысел медных и серебряных руд и организовано производство медных и серебряных монет. Горный промысел на Цильме, по-видимому, является одним из первых горнорудных промыслов государственного значения Московской Руси конца XV века.

До этого, в 1700 г. Петром Первым в России был создан Приказ рудокопных дел, переименованный в 1718 г. в Бергколлегию. Отсюда берет начало Государственная геологическая служба России, которая 6 лет назад отметила 300-летие. Приказ рудокопных дел разрабатывал и рассылал на места инструкции по поискам, разведкам, опробованию и разработке месторождений.

В.Н. Татищевым, выдающимся деятелем Петровской эпохи, в 1721 г. были основаны на Урале горные школы, из которых в 1725 г. было решено послать в составе Камчатской экспедиции Беринганесколько человек «в сыскании и в пробах рудных наученых людей с надлежащими инструкциями и припасы, чтобы оные, где найдены будут богатые металлы или минералы, могли на больших пробах действительно плод показать, не пропуская времени».

В XVIII веке величайший российский ученый-энциклопедист М.В. Ломоносов опубликовалважные труды «О слоях земных» (опубл. 1763), «Слово о рождении металлов от трясения Земли» (1757), «Первые основания металлургии или рудных дел», в которых заложены основы системы поисков и разведки месторождений.

Таким образом, когда знакомишься с историей выявления месторождений и развития добычи полезных ископаемых в старейших горнорудных районах (на Урале, в Забайкалье - «...где золото роют в горах...», за рубежом (в США, Канаде, Южной Африке, Германии), то становится понятным, что учение о поисках и разведке МПИ, несомненно, имеет более древнюю историю, чем 30-е годы прошедшего века, и, как и для других важнейших направлений науки (химии, физики, геологии в целом и др.), наверное, непродуктивно пытаться определить конкретный год или десятилетие оформления этой науки.

Тем не менее, можно говорить о том, что как в СССР, так и за рубежом в начале 30-х годов XX века в связи с резким ростом потребностей в металлах, топливе, строительном сырье (в связи с военными целями, индустриализацией, началом технической революции 20-го века) поиски и разведка МПИ оформились в самостоятельное направление науки. Здесь нельзя преувеличивать роль ученых СССР (Е.О.Погребицкого, В.М. Крейтера, А.П. Прокофьева, В.И. Смирнова, М.Н. Альбова), хотя она и велика. Но одновременно с нашими отечественными работами теория и практика поисков и разведки МПИ в этот период активно развивалось и за рубежом (США – Виктор Линдгрен еще в начале 20-го века читает курс лекций по ПРМПИ в Мичиганском политехническом институте; появляются серьезные работы в этом направлении в Германии). В последние годы активно работает над развитием теории и практики поисков и разведки МПИ Китай, впитавший теоретические и методические подходы и приемы поисков и разведки из опыта СССР и США.

Появление в 30-х годах кафедр полезных ископаемых и методов поисков и разведки МПИ в системе геологических ВУЗов и техникумов (Московский геологоразведочный институт - МГРИ, старый Ленинградский горный институт -ЛГИ, Свердловский горный институт, геологические факультеты Московского, Ленинградского ГУ, Львовского университетов и др.), развитие системы отраслевых (в геологической отрасли) научно-исследовательских институтов – Центрального научно-исследовательского института цветных, благородных металлов и алмазов (ЦНИГРИ), Всероссийского института минерального сырья (ВИМС), Всероссийского научно-исследовательского геологического института (ВСЕГЕИ) и др. – способствовали становлению и укреплению учения о поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

Это практическое направление геологической науки - одно из самых важнейших и актуальных во все времена. Сама геология как наука развивалась во многом благодаря тому постоянному интересу, который человечество имело к полезным ископаемым, их выявлению и извлечению для пользы людей.

В настоящее время спектр используемых человеком полезных ископаемых весьма широк и растет в зависимости от потребностей современных технологий. Современное и перспективное (будущее) развитие технологий требует все новых материалов с определенными свойствами, все новых полезных ископаемых...

Что же такое «полезное ископаемое»? Это - добываемое из недр природное образование, пригодное для использования человеком в виде породы, минерала, извлекаемого химического элемента. По направлениям использования выделяются классы и подклассы полезных ископаемых (см. таблицу).

Природные скопления полезных ископаемых, извлечение которых из этих скоплений технически и технологически возможно и экономически рентабельно (безубыточно), называются месторождениями полезных ископаемых. Выявляемые неясные по масштабам (размерам), обычно небольшие, скопления полезных ископаемых называют проявлениями полезных ископаемых (для металлических полезных ископаемых с повышенными – рудными - концентрациями металлов они называются рудопроявлениями). Иногда выделяют еще пункты рудной минерализации.

Полезные ископаемые образуются в результате разнообразных геологических процессов, происходящих как на глубинах Земли (эндогенные процессы), так и на ее поверхности (экзогенные процессы). Вы изучали эти процессы уже в первом геологическом курсе общей или динамической геологии. К эндогенным геологическим процессам, приводящим к образованию полезных ископаемых, относятся магматизм, образование, накопление и движение горячих и теплых внутриземных жидкостей (прежде всего, воды и разнообразных водных растворов) и газов (гидротермальные и пневматолитовые процессы), тектонические процессы (сжатие и растяжение громадных блоков земной коры, приводящее к образованию складок, тектонических нарушений - разломов, разрывов Земной коры), метаморфизм и метасоматоз. К основным экзогенным процессам рудообразования (минералообразования) относятся осадкообразование и выветривание.

Помимо генетической классификации полезных ископаемых, существует промышленная классификация МПИ, с выделением основных (главных) и второстепенных промышленных типов м-ний, для поисков и разведки которых применяются особые комплексы методов и технических приемов.

Классификация полезных ископаемых по направлениям использования

Наименование класса	Наименование подкласса	Полезные ископаемые	Ед. измерения
Топливно-энергетические ресурсы	Углеводородное сырье	Нефть	тыс.т
Конденсат	тыс.т
Природный газ	млн.куб.м
Твердое топливо	Каменный уголь	млн.т
Бурый уголь	млн.т
	Горючие сланцы	млн.т
	Торф	млн.т
	Уран	тU3O8
Черные металлы		Железная руда	тыс.т
Марганцевая руда	тыс.т
Хромовая руда	тыс.т
Цветные и редкие металлы		Алюминий	тыс.тAl2O3
Медь	тыс.т
Свинец	тыс.т
Цинк	тыс.т
Никель	тыс.т
Кобальт	т
Олово	т
Вольфрам	тWO3
Молибден	т
Ртуть	т
Сурьма	т
Титан	тыс.тTiO2
Цирконий	тыс.тZrO2
Тантал	тTa2O5
Ниобий	тNb2O5
Висмут	т
Бериллий	тBeO
Прочие металлы	Редкоземельные металлы и другие металлы	тTR2O3
Благородные металлы и драгоценные камни	Благородные металлы	Золото (коренное)	кг
Золото (россыпное)	кг
Серебро	т
Платиноиды (коренные)	кг
Платиноиды (россыпные)	кг
Алмазы	Алмазы	тыс.карат
Драгоценные камни		кг
Неметаллические полезные ископаемые	Индустриальное и горно-химическое сырье	Апатит	млн.тP2O5
Фосфориты	тыс.тP2O5
Плавиковый шпат	тыс.тCaF2
Калийные соли	тыс.тK2O
Поваренная соль	тыс.т
Слюды	т
Мусковит	т
Асбест	т
Графит	тыс.т
Тальк	тыс.т
Магнезит	тыс.т
Брусит	тыс.т
Пьезооптический кварц	кг
		Исландский шпат	т
Цеолиты	тыс.т
Бор	тыс.тB2O3
Гипс	тыс.т
Каолин	тыс.т
Кварциты для металлургии	тыс.т
Кварцевые пески для стекольной промышленности	тыс.т
Особочистое кварцевое сырье	т
Огнеупорные глины	тыс.т
Цветные камни	тыс.т
Строительные материалы
Общераспространенные полезные ископаемые
Подземные воды		Питьевые	куб.м/сут.
Минеральные	куб.м/сут.
Термальные	куб.м/сут.
Промышленные	куб.м/сут.
Технические	куб.м/сут.

Место теории поисков и разведки МПИ в системе геологических наук, их взаимосвязь:

Смежные геологические науки	Направления (стадийность) поисков и разведки МПИ	Методы поисков, оценки, разведки, прогнозирования
Минералогия	Прогноз	Геологические
Петрология (петрография)	Съемка	Геохимические
Литология	Поиски	Минералогические
Геохимия	Оценка	Геофизические
Стратиграфия (и абсолютная геохронология) Динамическая геология	Разведка	Комплекс дистанционных методов - ДЗ (КАФС, АГФС и др.)
Региональная геология Тектоника и структурная геология		Лабораторно-аналитические
Геофизика		Экономические
Металлогения (минерагения)		Математические (статистические)
Гидрогеология		Компьютерные
Геокриология
Инженерная геология
Горное дело (включая теорию и практику добычи полезных ископаемых)
Экономика мин.сырья

Мы остановимся в курсе на принципах стадийности геологоразведочных работ, основах классификации запасов и ресурсов полезных ископаемых, принципах их оценки, подсчета и учета, подробно разберем основные методы и приемы поисков и разведки МПИ, принципы экономической оценки МПИ, примеры поисков, оценки и разведки отдельных типов минерального сырья и типов месторождений.

Понятия поисков, оценки, разведки, прогнозирования пол.иск.

Идеология (философия) поисков

Примеры выявления отдельных месторождений: руды Промышленного Урала, золото Чукотки и Кожима, алмазы Якутии и Зимнего берега, золотые лихорадки в Америке (Калифорния, Юкон, Клондайк, Аляска), нефть Западной Сибири.

Новые методы и поисковые технологии:

- космоаэрометоды (МДЗ)

- современные методы анализа вещества (НА, АА, РР, ЯФ, полевые анализаторы)

- компьютерные технологии, автоматизация обработки геологических данных, подсчета запасов, картографирования.

Современные технические средства бурения, проходки горных выработок

Принципы прогнозирования, поисков, оценки и разведки:

- последовательного приближения;

- аналогии (поиска аналогов).

Организация процесса геологоразведочных работ

- геологосъемочные партии

- поисковые партии и отряды

- геологоразведочные партии

- экспедиции

- предприятия, компании…,

- Министерства (управления) природных ресурсов субъектов федерации

- Министерство природных ресурсов РФ (МПР РФ), Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра), территориальные органы Роснедра.

Законодательство о недрах – Закон РФ «О недрах» принят 21.02.1992 г. № 2395-1 (с последующими дополнениями и изменениями).

Лицензирование поисков оценки и разведок, платежи за пользование недрами….

Инструкции ГКЗ, инструкции и методические руководства по видам и методам поисково-разведочных работ.

Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при Федеральном агентстве по недропользованию (ГКЗ РФ), территориальные комиссии по запасам полезных ископаемых (ТКЗ). Российский фонд геологической информации (Росгеолфонд) и территориальные фонды геологической информации (например, в Республике Коми – Комигеолфонд).

Специфика поисков и разведки топливно-энергетического сырья (нефти и газа) и подземных вод. Мы рассматриваем только методы поисков, оценки и разведки твердых полезных ископаемых.

Основная и дополнительная литература

1. Авдонин В.В. Технические средства и методика разведки месторождений полезных ископаемых. – М., 1994. – 5 экз.

2. Альбов М.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых. М., 1965. – 1 экз.

Дата добавления: 2015-06-04