К нерудным (неметаллическим) полезным
ископаемым относятся свыше 200 минералов и горных пород, которые
могут служить сырьем: индустриальным (алмаз, пьезокварц, слюда, корунд,
графит, барит, флюорит, боксит и др.); химическим и агрохимическим
(соли натрия, калия, апатит, фосфорит и др.); строительным минеральным,
в том числе керамическим (глина, полевой шпат, кварцевый песок и
др.), огнеупорным (магнезит, песчаники, кварциты и др.) и строительным
(известняк, песок, гравий, изверженные и метаморфические породы и
др.).
Объемы и стоимость разработки нерудных полезных
ископаемых больше, чем рудных, а удельные затраты на геофизические
методы среди других геологоразведочных работ меньше. Объективно не
способствуют развитию нерудной геофизики сравнительно небольшие
глубины залегания продуктивных толщ и слабое отличие их по физическим
свойствам от вмещающих пород. Вместе с тем рациональный комплекс
из нескольких (двух-четырех) геофизических методов может, как показывает
практика нерудной геофизики, более чем на треть сократить расходы
на разведку этих полезных ископаемых с помощью буровых скважин только
бурением скважин при повышении качества геологических результатов
и сокращении сроков на изыскания.
Основными задачами нерудной геофизики являются:
выявление особенностей геологического строения, установление прогнозно-поисковых
признаков, выделение перспективных площадей и, наконец, поиски и
разведка сырья. Решение первых трех задач можно проводить в ходе
целенаправленной переинтерпретации материалов крупномасштабных картировочных
работ с применением геофизических методов (см. 3.4). На перспективных
площадях следует применять более детальные комплексные поисково-разведочные
геолого-геофизические исследования в масштабах 1:25000 - 1:2000.
Площадная сеть геофизических наблюдений изменяется от 250 x 100 до 20 x 10 м.
Выбор того или иного комплекса методов геофизики
определяется контрастностью физических свойств объектов исследований
и вмещающих пород и их геометрией, т.е. начинается с формирования
физико-геологической модели (ФГМ) объекта. Простейшими ФГМ в нерудной
геофизике являются горизонтально-, полого- и крутослоистые тонкие
(мощностью меньше глубины залегания верхней кромки) и толстые (мощностью
больше глубины залегания) пласты конечного и бесконечного простирания,
столбообразные, изометрические и другие объекты с петрофизическими
характеристиками, отличающимися от вмещающей среды. ФГМ используются
для математического моделирования прямых и обратных задач, необходимого
для интерпретации полевых материалов. В ходе поисково-разведочных
работ ФГМ уточняют, а в результате проверки горно-геологическими
работами получают точные сведения о положении и запасах выявляемого
сырья или материалов.
Определенное сходство по количеству
разрабатываемого сырья, морфологическим особенностям и физическим
параметрам залежи наблюдается между нерудными и твердыми горючими
ископаемыми (уголь, горючие сланцы, торф). Хотя методы угольной
геофизики развиваются относительно самостоятельно, общность методических
принципов, особенно при наземных работах, позволяет пока объединить
их в один раздел разведочной геофизики - нерудную и угольную.
Алмаз является одним из ценных
видов индустриального сырья. Коренные месторождения алмазов приурочены
к кимберлитам, а вторичные осадочные (россыпные) располагаются в
углублениях палеозойских пород и речных долинах. Кимберлитовые, вертикально
залегающие, столбообразные тела диаметром от 10 до 700-800 м, уходящие
на большую глубину, сложены ультраосновной брекчированной породой
с многочисленными включениями ксенолитов (обломков окружающих пород
и фундамента). Физико-геологической моделью для кимберлитовых трубок
служит вертикальный цилиндр (столб) бесконечного простирания с отличающимися
от вмещающей среды плотностью, магнитной восприимчивостью, удельным
электрическим сопротивлением. Сами же алмазы, занимая малый объем
в кимберлите, не могут служить объектом геофизических поисков.
Ведущими методами поисково-разведочных работ на
кимберлитовые трубки являются аэромагниторазведка и наземная магнитная
съемка. Однако узкими локальными аномалиями на графиках магнитной
съемки выделяются не только кимберлитовые трубки, но и многочисленные
дайки пород основного состава, траппов и т.п. Поэтому для разбраковки
полученных магнитных аномалий применяют гравиразведку, электрическое
и электромагнитное профилирование (ЭП, ДЭМП, СДВР).
Россыпные месторождения алмаза изучают так же,
как и подобные месторождения металлов, с помощью геофизических методов
(ВЭЗ, электропрофилирование, сейсморазведка МПВ). Они служат для
выявления углублений в фундаменте, которые могут быть ловушками для
алмазов.
Пьезоэлектрическое минеральное сырье (пьезокварц,
оптический флюорит), слюды, а также некоторые редкие и благородные
металлы (вольфрам, молибден, золото и др.), приуроченные к кварцевым
и пегматитовым жилам, изучаются геофизическими методами реже. В целом
кварцевые жилы отличаются от вмещающих интрузивных, а иногда осадочных
пород низкими величинами магнитной восприимчивости и гамма-активности,
повышенными (для плотных, ненарушенных) или пониженными (у разрушенных,
трещиноватых жил с глинистым заполнителем) сопротивлением и плотностью,
повышенной теплопроводностью, а главное - очень высокими (в 10-100
раз больше, чем во вмещающих породах) пьезоэлектрическими модулями.
Поисковыми методами на кварц являются магнитная,
тепловая (шпуровая) и гамма-съемки, электрическое и электромагнитное
профилирование (ЭП, ДЭМП, СДВР), электрические зондирования методом
ВЭЗ для определения мощности наносов, высокоточные грави- и сейсморазведка
для выявления россыпей кварца. Выбор комплекса методов определяется
геолого-геофизическими условиями. Наиболее надежный поиск и разведку
(в наземном, скважинном и шахтном вариантах) кварца можно провести
пьезоэлектрическим или сейсмоэлектрическим методами.
Пегматитовые жилы характеризуются
высокими (свыше 104 Ом*м) удельными электрическими
сопротивлениями, повышенными поляризуемостью, гамма-активностью,
пьезоэлектрическим модулем. Иногда они отличаются от вмещающих пород
по плотности, скорости распространения упругих волн и магнитным свойствам.
Наземными поисково-разведочными методами на пегматитовые жилы являются:
электропрофилирование, радиометрия, магниторазведка, иногда высокоточная
гравиразведка. При детальной разведке пегматитовых жил следует применять
пьезоэлектрический метод.
Минеральные соли (простые и сложные хлориды
и сульфаты натрия, калия, магния и ряд других соединений) разрабатываются
открытым и закрытым способами. Месторождения представлены в виде
пластовых, штокообразных, куполообразных залежей. От вмещающих терригенных
пород минеральные соли отличаются пониженными плотностью и магнитной
восприимчивостью, повышенными удельным электрическим сопротивлением,
скоростью распространения упругих колебаний, теплопроводностью, пониженной
для солей натрия и магния и повышенной для солей калия гамма-активностью.
Поиск минеральных солей можно проводить гравимагнитными
и радиометрическими съемками, электрическим и электромагнитным профилированием,
используемым при изучении крутозалегающих приповерхностных залежей,
и зондированиями (ВЭЗ, ЗСБ, ЧЗ), применяемыми при изучении глубоко
залегающих соляных структур. Разведку минеральных солей проводят
с помощью полевых электромагнитных и сейсмических зондирований (ВЭЗ,
ЗСБ и МПВ, МОВ) и геофизическими исследованиями скважин (электрическими,
ядерными).
Агрохимическое сырье (апатиты, фосфориты) изучается
геофизическими методами редко. Апатитовые руды приурочены к изверженно-метаморфическим
комплексам пород. В зависимости от генезиса, морфологии и состава
вмещающих пород апатитовые залежи отличаются от них: повышенными
плотностью, гамма-активностью, повышенными или пониженными магнитной
восприимчивостью и удельным электрическим сопротивлением.
Фосфориты, используемые для производства фосфорных
и комплексных удобрений, приурочены к осадочным породам. Для фосфоритов
характерны: повышенные гамма-активность (за счет аномально высокого
содержания урана) и поляризуемость; повышенные, а иногда пониженные
магнитная восприимчивость и удельное электрическое сопротивление.
Основными поисковыми методами на агрохимическое
сырье могут быть гравимагниторазведка, ядерно-физические методы (гамма-,
эманационная и нейтронно-активационная съемки), электрическое профилирование
(ЭП) и зондирование (ВЭЗ), иногда для структурных исследований применяют
сейсморазведку (МПВ, МОВ).
Рыхлые глинистые, песчанистые, песчано-гравийные, гравийно-галечниковые, галечно-валунные
материалы, широко применяемые в строительстве, связаны, главным образом,
с четвертичными отложениями и добываются как на суше, так и на дне
акваторий (рек, озер, на шельфе морей).
В ряду рыхлых осадочных пород (глины - пески -
гравий - галька - валуны) физические свойства увеличиваются следующим
образом: от 0,01 до 100 мм - средний диаметр твердых частиц, от единиц
до тысячи омметров - удельное электрическое сопротивление, незначительно
- плотность. Уменьшаются естественная, иногда вызванная поляризуемость,
гамма-активность, скорость распространения упругих волн, иногда магнитная
восприимчивость.
Для расчленения перечисленных рыхлых пород, поисков
и разведки тех или иных из них можно использовать электрические профилирования
(ЭП, ЕП, ВП) и зондирования (ВЭЗ, ВЭЗ-ВП), сейсморазведку МПВ, гамма-съемку,
иногда гравимагниторазведку. Обычно применяют одновременно не более
двух методов.
Скальные строительные материалы: изверженные (граниты,
гранодиориты, габбро, диабазы, базальты и др.), метаморфические (гнейсы,
кварциты, песчаники, мрамор и др.) и осадочные (известняки, доломиты,
мрамор, мел и др.) породы широко используются в строительстве. Для
изверженных и метаморфических пород характерны высокие плотности,
скорости распространения упругих волн, удельные электрические сопротивления,
хотя разрушенные разности этих пород могут отличаться пониженными
значениями перечисленных параметров. Магнитная восприимчивость у
них изменяется в зависимости от петрографо-тектонических особенностей.
Радиоактивность возрастает от метаморфических к ультраосновным, основным
и кислым породам.
Месторождения скальных карбонатных пород относятся
к осадочным и метаморфическим типам. Карбонатные породы, по сравнению
с изверженными и метаморфическими, имеют меньшие, а по сравнению
с осадочными - большие значения следующих физических свойств: плотности,
скорости распространения упругих волн, удельного электрического сопротивления,
магнитной восприимчивости. Они отличаются низкой гамма-активностью.
Физико-геологические модели при изучении скальных
строительных материалов бывают разными: от горизонтально и полого
залегающих пластов до мощных лакколитов. Поэтому комплексы геофизических
методов различаются. Пластовые крутослоистые залежи изучают гравимагниторазведкой,
электрическим и электромагнитным профилированием, гамма- и эманационной
съемкой, а полого залегающие - методами гравимагниторазведки, электрическими
и электромагнитными зондированиями, сейсморазведкой.
Назад| Вперед
|
