Геолого-методические основы разведки месторождений золота в глинистых корах выветривания

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации в виде опубликованной монографии

«Геолого-методические основы разведки

месторождений золота в глинистых корах выветривания»

на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

ГЕОЛОГО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА В ГЛИНИСТЫХ КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ

Голенев Владимир Борисович

Москва - 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов» (ФГУП «ЦНИГРИ»).

Официальные оппоненты: - доктор геолого-минералогических наук,

профессор Нарсеев Валерий Александрович

доктор геолого-минералогических наук

Быховский Лев Залманович

доктор геолого-минералогических наук

Щепотьев Юрий Михайлович

Ведущая организация - Российский государственный геологоразведочный университет им. С.Орджоникидзе, кафедра поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Защита состоится 18 октября 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.216.016.01. при Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов» (ФГУП «ЦНИГРИ») по адресу: Москва, 117545, Варшавское шоссе, 129, корп. 1.

С диссертацией в виде опубликованной монографии можно ознакомиться в геолфонде ФГУП «ЦНИГРИ»

Автореферат разослан _________________ 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук В.М.Яновский

1. Актуальность работы

Актуальность работы, цели и задачи исследований. Месторождения золота в глинистых корах выветривания представляют для Российской Федерации новый перспективный геолого-промышленный тип. По сравнению с эндогенными месторождениями золота, он осваивается более оперативно, пользуется повышенным вниманием со стороны инвесторов, характеризуется растущими объемами золотодобычи и геологоразведочных работ. Несмотря на значительный интерес к золотоносным корам выветривания, ранее разработанные методические руководства не содержат информацию по разведке и геолого-экономической оценке собственно месторождений этого типа. Методики, созданные для коренных месторождений золота, не учитывают изменения геологического строения в зоне гипергенеза и возможность применения при разработке золотоносных кор выветривания нетрадиционного для золоторудных месторождений подземного выщелачивания в естественном залегании руд. Известны случаи оценки золотоносных кор выветривания как россыпей, что не всегда отвечает гранулометрическому составу золота. 10-15 лет назад такая ситуация объяснялась отсутствием достаточного опыта геологоразведочных работ. Но сегодня (при наличии около 2-х десятков объектов, апробированных ГКЗ Роснедра) она приводит к снижению эффективности подготовки к промышленному освоению этого типа месторождений.

С целью развития геолого-методических основ разведки, обеспечивающих повышение эффективности подготовки к промышленному освоению месторождений золота в глинистых корах выветривания, назрела необходимость решить следующие задачи:

1. Выявить факторы, влияющие на плотность сети и возможность изучения рудных тел в первичных и выветрелых породах одинаковыми или разными разведочными системами и сетями, и сгруппировать по этим факторам месторождения золота в глинистых корах выветривания для оптимизации разведки.

2. Установить геологические причины систематических погрешностей опробования колонковых скважин и типизировать в зависимости от этих причин выветрелые руды для обоснования требований к выходу керна и надежности его опробования.

3. Определить возможности добычи золота подземным выщелачиванием в естественном залегании руд в зависимости от геологических особенностей кор выветривания.

4. Оценить влияние нового способа разработки на комплекс природных факторов, изучаемых при разведке месторождений золота в глинистых корах выветривания, методы и детальность их исследований.

5. Разработать основы выбора различных элементов разведки и методику экспрессной геолого-экономической оценки месторождений золота в глинистых корах выветривания.

Методы и объемы исследований, личный вклад автора. Возможности развития геолого-методических основ разведки применительно к месторождениям золота в глинистых корах выветривания предопределялись фундаментальными трудами в области разведки месторождений твердых полезных ископаемых А.Б. Каждана, В.М. Крейтера, Л.И. Четверикова, золота -- В.Н. Иванова, П.Л. Каллистова, В.И. Куторгина, урана для подземного выщелачивания -- М.В. Шумилина; геологии кор выветривания -- И.И. Гинзбурга, В.П. Петрова, Б.М. Михайлова и собственно золотоносных кор выветривания глинистого профиля -- Н.М. Риндзюнской, Н.А. Рослякова; многофакторного моделирования -- А.И. Кривцова, И.Ф. Мигачева. А также результатами геологоразведочных работ, проводившихся на месторождениях этого типа, под руководством и с участием геологов производственных организаций (В.Н. Бобров, Т.Э. Видусов, В.А. Лопатин, Э.И. Мецнер, Б.А. Попов, Л.О. Сахьянов, К.А. Харькевич, В.Н. Хрыпов и многие другие).

Фактическую основу исследований составил материал, собранный автором при выполнении госбюджетных и хоздоговорных работ ЦНИГРИ в 1984-2004 гг. Источником информации служили также опубликованные и фондовые работы многих авторов, содержащие сведения по геологии и методике разведки золотоносных глинистых кор выветривания. В работе использованы данные по всем, прошедшим апробацию ГКЗ по 2005 г. включительно, месторождениям золота этого типа (Березняковское, Воронцовское, Гагарское, Каменское, Кировское, Куранахское рудное поле, Маминское, Олимпиадинское, Погромное, Покровское, Светлинское, Таборное, Тамбовское, Тас-Юряхское), а также Егорьевскому, Самолазовскому, Самсоновскому в РФ и Суздальскому в Казахстане.

Проведенные исследования можно разделить на три этапа.

Первые исследования золотоносных глинистых кор выветривания проводились автором на Светлинском месторождении. В 1984-85 гг. обоснованы плотность сети, методики опробования скважин, заверочных работ и геологического сопровождения опытной эксплуатации. Лично отобран и обработан большой объем экспериментальных проб, проведена детальная документация скважин и горных выработок. Для Воронцовского, Олимпиадинского и Покровского месторождений обработан фактический материал по разведочному и заверочному опробованию, плотности сети, обоснованию достоверности буровой разведки. Получен практический опыт по подсчету запасов. Разработаны принципы типизации руд по неоднородности строения; рекомендации по применению типизации для выбора методики буровых работ и оценки надежности опробования скважин при существенном сокращении объемов горных выработок без ущерба качеству данных разведки.

На втором этапе обобщались результаты разведки месторождений золота в глинистых корах выветривания и разрабатывались соответствующие им методики. Изучены факторы, влияющие на выбор системы и технических средств разведки; плотности сети; рядового геологического опробования; методов исследования технологических свойств руд, определения достоверности сведений, полученных в ходе геологоразведочных работ, подсчета запасов.

По итогам работ 2-го этапа в 2001 г. издана монография «Методика оценки и разведки месторождений золота в корах выветривания».

На третьем этапе разработана группировка месторождений золота в глинистых корах выветривания по сложности геологического строения. Изучены: практика замены переработки руд на ЗИФ кучным выщелачиванием; методика подготовки золотоносных кор выветривания к подземному выщелачиванию; влияние способа разработки на методику разведки; особенности геолого-экономической оценки.

Завершен 3-й этап в 2006 г. изданием монографии «Геолого-методические основы разведки месторождений золота в глинистых корах выветривания».

Научная новизна исследований заключается в развитии и углублении геолого-методических основ разведки применительно к новому геолого-промышленному типу -- месторождениям золота в глинистых корах выветривания. В ходе исследований получены следующие новые результаты:

- плотность сети и возможность изучения первичных и выветрелых руд одинаковыми или разными разведочными системами и сетями скважин зависят от типа рудовмещающих кор выветривания по условиям формирования и количественных показателей, отражающих соотношение размеров рудных тел в плане и разрезе, анизотропию и характер распределения золота;

- по результатам влияния гипергенеза на морфологию и золотоносность рудных тел сгруппированы месторождения золота в глинистых корах выветривания для оптимизации разведки;

- причиной систематических погрешностей опробования керна при низком его выходе является существенное различие содержания золота в щебнистой и глинистой фракциях выветрелых руд;

- по соотношению содержания золота в щебнистой и глинистой фракциях выветрелые руды типизированы для определения требований к выходу керна и оценки надежности опробования скважин без горных выработок;

- возможности подземного выщелачивания золота в естественном залегании руд зависят от типа глинистых кор выветривания по морфологии и условиям формирования, их минералого-геохимической зональности;

- новый способ разработки месторождений золота в глинистых корах выветривания влияет на представления о морфологии, условиях залегания и золотоносности рудных тел, методики разведки и оценки; доказана необходимость выбора способа эксплуатации на ранних стадиях геологоразведочных работ;

- установлен характер зависимости капитальных вложений в освоение месторождений золота в глинистых корах выветривания, себестоимости добычи и переработки руд, получения золота, величины его извлечения от количества и качества выветрелых руд;

- разработана методика определения способа эксплуатации и экспрессной геолого-экономической оценки золотоносных глинистых кор выветривания на ранних стадиях геологоразведочных работ.

Практическая значимость. Работа направлена на решение актуальной народно-хозяйственной проблемы -- повысить эффективность освоения месторождений золота в глинистых корах выветривания. Результаты исследований могут быть использованы при подготовке к эксплуатации объектов этого типа.

На базе анализа изменения в зоне гипергенеза комплекса изучаемых природных факторов, сложности и неоднородности геологического строения месторождений и выветрелых руд, способов разработки предложены конкретные основы выбора различных элементов разведки и способа освоения, методика экспрессной геолого-экономической оценки на ранних стадиях изучения золотоносных глинистых кор выветривания.

Группировка месторождений по сложности геологического строения, уточненная с учетом влияния гипергенеза на морфологию и золотоносность рудных тел, позволила разработать рекомендации по плотности сети и использованию при изучении первичных и выветрелых руд одинаковых или разных систем и сетей скважин. Комплекс косвенных методов заверки бурения, основанный на типизации руд по неоднородности распределения золота, способствует сокращению объемов горных работ при разведке без ущерба качеству получаемой геологической информации и сохранению естественных гидрогеологических условий для подземного выщелачивания. Более широкое внедрение этого способа разработки позволит перевести в активные запасы бедных и забалансовых руд, считавшихся таковыми для традиционной открытой добычи, и освоить их с высокой экономической эффективностью и меньшим техногенным воздействием на окружающую среду. Определены перспективы и очередность вовлечения в промышленное освоение подземным выщелачиванием золотоносных кор выветривания различных геолого-генетических типов.

Результаты исследований внедрены при разведке Светлинского и Воронцовского месторождений золота с глинистыми корами выветривания, использованы при изучении золотоносных кор выветривания Кемеровской области, Красноярского края, Еврейской АО, Республики Гвинея, экспертной работе в ГКЗ Роснедра и апробации прогнозных ресурсов.

Апробация работы. Основные положения исследований докладывались в различное время на научно-технических советах Комитета по природным ресурсам Кемеровской области, ПГО «Севвостгеология» и «Уралгеология», ПО «Южуралзолото», Майской и Челябинской ГРЭ, Кочкарской и Воронцовской ГРП; научно-методических советах отделов и секции Ученого совета ЦНИГРИ; конференциях молодых ученых ЦНИГРИ, Москва (1982-87 гг.); Всесоюзном совещании по проблеме «Многофакторные модели рудных месторождений -- основа разработки эффективных методик поисков, оценки и разведки», Цхалтубо Грузинская ССР (1988 г.); Х Международном совещании «Россыпи и месторождения кор выветривания -- объект инвестиций на современном этапе», Москва (1994 г.); пленарных заседаниях научных чтений памяти Бородаевских, Москва (2004 г.); ХIII Международном совещании по геологии россыпей и месторождений кор выветривания, Пермь (2005 г.); научно-практической конференции «Прогноз, поиски, оценка рудных и нерудных месторождений на основе их комплексных моделей -- достижения и перспективы», Москва (2006 г.).

Отдельные материалы и положения исследований вошли в диссертационную работу на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, 23 печатные работы, в т.ч. 2 монографии, 15 научно-исследовательских и производственных отчетов.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за всестороннюю помощь и консультации кандидатам геолого-минералогических наук В.Н. Иванову (на начальных этапах исследований) и В.И. Куторгину. Исследования постоянно поддерживались докторами геолого-минералогических наук И.Ф. Мигачевым, А.И. Кривцовым, Б.И. Беневольским, М.М. Константиновым и кандидатами геолого-минералогических наук Е.В. Матвеевой и Н.М. Риндзюнской. Всем им автор искренне признателен. При подготовке работы автор руководствовался советами докторов геолого-минералогических наук А.Н. Барышева, В.П. Новикова и В.М. Яновского, кандидата геолого-минералогических наук В.И. Лобача, которым выражает свою признательность. Автор благодарен за дружескую помощь коллегам по работе В.И. Батраку, Р.О.Берзону, Е.В. Блиновой, И.М.Витковскому, Д.Н.Гречишникову, В.А.Джобадзе, С.А. Емельянову, С.Н.Жидкову, И.А.Карпенко, М.Ю.Катанскому, С.Н. Куличихину, В.П.Кувшинову, Ю.И.Новожилову, А.С.Тарасову, А.И.Тютину, А.А. Черемисину, В.П.Цетлину. Автор благодарит за содействие в проведении исследований представителей геологоразведочных организаций В.Н.Боброва, С.А.Григорова, М.З.Зиннатуллина, А.В.Зябкина, Э.Г.Кусмауля, Э.И.Мецнера, В.И.Покусаева, Б.А.Попова, И.С.Розенблюма, В.Н.Хрыпова. За помощь в подготовке и издании монографии автор искренне благодарит Е.В. Бацалёву, Т.Т. Виленчик, Е.С. Егорова, А.Н. Щендригина.

Основные защищаемые положения.

1. Месторождения золота в глинистых корах выветривания, объединенные в группы по сложности геологического строения, для оптимизации разведки разделены на подгруппы по комплексу показателей: принадлежности кор выветривания к остаточным или переотложенным, соотношению размеров рудных тел в плане и разрезе, их анизотропному или изотропному строению в плане, столбовому или гнездовому распределению золота. Для выделенных подгрупп месторождений обоснованы определенная плотность сети скважин и возможность изучения рудных тел в первичных и выветрелых породах одинаковыми или разными разведочными системами и сетями.

2. Выбор технических средств и технологии бурения, обоснование необходимого выхода керна и оценка надежности опробования скважин без заверочных горных выработок требуют разделить выветрелые руды на три типа по соотношению содержания золота в щебнистой и глинистой фракциях. В рудах первого типа с повышенным содержанием золота в щебнистой фракции при неполном выходе керна возможно систематическое завышение содержания, второго -- с пониженным содержанием золота в щебнистой фракции -- систематическое занижение, третьего -- с близким содержанием золота во фракциях или при отсутствии одной из них -- наблюдаются случайные погрешности опробования при любом выходе керна.

3. Первоочередными объектами разведки для подземного выщелачивания являются участки зоны дезинтеграции и нижних горизонтов зоны гидратации и начального гидролиза площадных остаточных кор выветривания, залегающие в пределах водоносного горизонта на алюмосиликатных скальных водоупорных породах и обладающие наиболее благоприятным сочетанием природных факторов, необходимых для разработки месторождений золота этим эффективным способом.

4. Новый способ разработки -- подземное выщелачивание -- требует при разведке месторождений золота в корах выветривания: изучения, не отстающего от оценки золотоносности, условий формирования, морфологии, минералого-геохимической зональности кор, гидрогеологических и инженерно-геологических особенностей месторождений; минимизации воздействия разведочных выработок на естественные гидрогеологические условия месторождений. При этом в разработку вовлекаются проницаемые руды с низкой золотоносностью, определяя иной состав параметров кондиций, новую трактовку морфологии, условий залегания и строения рудных тел и допуская приближенную геометризацию концентраций золота в вертикальном профиле коры выветривания и оконтуривание рудных тел с учетом границ водоносного горизонта и пород разной проницаемости.

5. Геолого-методические основы разведки месторождений золота в глинистых корах выветривания базируются на результатах влияния процессов гипергенеза и предполагаемого способа разработки на комплекс изучаемых природных особенностей этих месторождений и методы их исследований. Поэтому, способ освоения должен выбираться уже на ранних стадиях геологоразведочных работ по авторской методике экспрессной геолого-экономической оценки, впервые разработанной для золотоносных кор выветривания на основе статистически значимой зависимости показателей добычи и переработки от количества и качества гипергенных руд известных месторождений.

ПОЛОЖЕНИЕ 1

Месторождения золота в глинистых корах выветривания, объединенные в группы по сложности геологического строения, для оптимизации разведки разделены на подгруппы по комплексу показателей: принадлежности кор выветривания к остаточным или переотложенным, соотношению размеров рудных тел в плане и разрезе, их анизотропному или изотропному строению в плане, столбовому или гнездовому распределению золота. Для выделенных подгрупп месторождений обоснованы определенная плотность сети скважин и возможность изучения рудных тел в первичных и выветрелых породах одинаковыми или разными разведочными системами и сетями.

Число месторождений золота в глинистых корах выветривания (далее КВ), вовлекаемых в промышленное освоение, непрерывно растет, а схемы их разведки постоянно совершенствуются. Но вопросы классификации этого типа объектов в печати затрагиваются редко. Как правило, это генетические классификации, созданные для прогнозно-поисковых целей (Росляков, 1994; Риндзюнская и др., 1995; Сердюк, 1998). Необходимость систематики таких месторождений с целью разведки появилась еще на ранних этапах освоения, но до сих пор эта проблема остается не решенной.

В настоящее время действует «Классификация запасов …» (1997), согласно которой необходимая и достаточная степень детальности изучения месторождений определяется сложностью их геологического строения. Показателями сложности являются качественные характеристики размеров и формы рудных тел, изменчивости их мощности, строения и особенностей распределения полезного компонента, согласно которым все месторождения твердых полезных ископаемых делятся на 4 группы. ГКЗ разработаны методические руководства по применению «Классификации...» к золоторудным (1999) и россыпным (2000) месторождениям. Собственно месторождения золота в КВ эти руководства не охватывают. Но разведка ведется по методикам золоторудных месторождений, что не всегда отвечает геологическим особенностям КВ. Известны случаи оценки таких месторождений как россыпей, что не учитывает наличие мелкого и тонкого золота.

Согласно практике геологоразведочных работ, месторождения золота в КВ соответствуют 2, 3 и 4-й группам сложности при преобладании 3-й группы. Детальный анализ показал, что месторождения, представляющие одну группу, неоднородны по результатам изменения морфологии, условий залегания, строения и концентраций золота первичных рудных тел, вовлеченных в зону гипергенеза (Голенев, 2005).

Из множества классификаций КВ (Седлецкий, 1941; Гинзбург, 1946, 1947; Лукашев, 1958, 1972; Кротов, 1959; Полынов,1934, 1959; Петров, 1967; Никитина и др., 1971; Перельман, 1972; Михайлов, 1986; Риндзюнская и др., 1995; Сердюк, 1998 и др.) наиболее удачно отражает результаты изменений первичных руд (минерализованных пород) в зоне гипергенеза применительно к задачам разведки месторождений золота, предложенное В.И. Смирновым (1976) деление КВ по условиям формирования на остаточные (у Смирнова -- неизмененные) и переотложенные.

Остаточные КВ формируются по алюмосиликатным породам без или с примесью карбонатов при почти полном отсутствии каких-либо механических перемещений. Золотоносные остаточные КВ тесно связаны с первичными рудами (минерализованными породами), располагаясь на их продолжении и непосредственно соприкасаясь с ними в плане и разрезе (Куторгин, Емельянов, Голенев, 1994). Рудные тела, переходя в КВ, наследуют положение в геологической структуре месторождения. Высвобождение самородного золота, остаточное накопление, хемогенное перераспределение и облагораживание реликтового металла, изменяя в отдельных случаях среднее содержание золота (но не более чем в два раза), существенно не отражается на морфологии, условиях залегания, строении и характере распределения золотоносности рудных тел.

Согласно общепринятым представлениям, для КВ характерна минералого-геохимическая зональность. По золотоносным КВ выделяется снизу вверх до трех зон: 1) дезинтеграции, 2) гидратации и начального гидролиза, 3) гидролиза и конечного выщелачивания. Зона конечного гидролиза на месторождениях этого типа отсутствует. Границы между зонами условные, неоднозначные.

Приуроченность повышенных концентраций золота к какой-либо одной для всех месторождений зоне, отсутствует. Но для отдельных месторождений отмечается (рис. 1) или снижение снизу вверх (Маминское, Каменское, Олимпиадинское месторождения), или увеличение содержания золота (Гагарское). Такое поведение концентраций полезного компонента одни исследователи связывают с минералого-геохимической зональностью КВ, другие -- с закономерностями распределения золота в исходных рудах.

Переотложенные КВ возникают на любых склонах, а также в карбонатных или на контакте карбонатных и алюмосиликатных пород (соответственно, карстовый и контактово-карстовый морфологические типы, Риндзюнская и др., 1995) в результате некоторого смещения выветрелого материала под влиянием силы тяжести или энергии воды. Подразумевается как валовое механическое перемещение разложенного материала без его существенной сортировки, перемыва и переотложения с растворением (пластические просадочные и разрывные обвальные процессы), так и перемещение в результате водной сепарации при делювиальных процессах. Выветрелый материал перемещается с различными скоростями, оставаясь практически без движения на возвышениях подстилающих пород. По склонам пласты растягиваются и сползают. Накопление происходит в карстовых полостях за счет привнесенных тонких глинистых частиц верхних, наиболее зрелых горизонтов КВ, или за счет сползания крупных блоков пород с сохранением текстурно-структурных признаков.

Границы переотложенных КВ с подстилающими породами четкие, крайне неровные, причудливой формы.

В переотложенных КВ, в связи с особенностями их формирования, меняются морфология, залегание и строение рудных тел, распределение концентраций золота. В плане и разрезе первичные и выветрелые руды не всегда соприкасаются, часто разобщены. Может нарушаться сплошность рудных тел. Они становятся прерывистыми, появляются окна пустых пород, расслоения первичных монолитных тел, апофизы. Наблюдается хаотичное, незакономерное чередование золотоносных и безрудных участков, которые зачастую не геометризуются между соседними пересечениями по данным разведочной сети.

Рис. 1. Распределение содержания золота в разрезе остаточных КВ

Рудные тела приобретают волнистое псевдоскладчатое залегание. Раздувы залежей, повышенная золотоносность контролируются карстовыми просадками, а пережимы мощности, руды низкой продуктивности -- выступами коренных пород (Голенев, 2001). В плане контуры рудных тел сильно извилистые с ответвлениями. Нижняя граница руд определяется сложным рельефом закарстованной поверхности карбонатных пород. Кровля рудных тел волнистая, иногда ступенчатая и до некоторой степени параллельна подошве, но имеет более ровное спокойное залегание.

Содержание золота ниже, чем в остаточных КВ или первичных рудах, за счет разубоживания вмещающими безрудными или слабо золотоносными породами при неравномерном смещении материала. При этом разубоживание не компенсируется осаждением (если таковое присутствует) вторичного золота на геохимических барьерах, гидроксидах железа, частицах самородного золота. Как правило, золотом обогащена охристо-глинистая зона с прослоями оксидов и гидроксидов железа и марганца (рис. 2).

Вместе с морфологией рудных тел происходит существенное изменение их строения. Ориентировка осей анизотропии не соответствует первичным рудам и остаточным КВ. В горизонтальном сечении направление минимальной изменчивости концентраций золота может не совпадать с длиной рудных залежей, а максимальной -- с шириной. На Воронцовском месторождении при значительной вытянутости рудных тел в плане их строение изотропное. На Светлинском, наоборот, при изометричной форме рудных тел в плане -- строение анизотропное.

Размеры обособлений богатых руд уменьшаются, но характер распределения (столбовое или гнездовое) принципиально не меняется, несмотря на контроль положения и морфологии высоких концентраций разными факторами. В остаточных КВ -- унаследованными от первичных руд: распределение продуктивных минеральных ассоциаций, состав исходных пород, разрывные нарушения и т.д. В переотложенных КВ на унаследованные факторы накладываются новые -- рельеф подстилающих карбонатных пород и геохимические барьеры, осаждающие золото.

Анализ распределения концентраций золота (в плане и разрезе) показывает, что последние в остаточные КВ непосредственно продолжаются из скальных руд, а при переходе в переотложенные -- прерываются. В большей степени, чем в остаточных КВ, проявлены вторичные концентрации золота. Горизонты с различными осадителями практически всегда обогащены золотом.

По особенностям морфологии, соотношению размеров в плане и разрезе, условиям залегания рудных тел, месторождения также неоднородны. В остаточных КВ в одной группе сложности выделяется до 4, а в переотложенных -- до

Рис. 2. Распределение содержания золота в разрезе переотложенных кор выветривания (на примере Воронцовского месторождения)

1 -- четвертичные аллювиальные глины; 2-4 -- переотложенные коры: 2 -- глинистые, 3 -- охристо-глинистые с оксидами и гидроксидами железа и марганца, 4 -- щебнисто-глинистые с глыбовыми включениями карбонатных пород; 5 -- известняки мраморизованные

морфологических типов рудных тел (табл. 1). Неоднородны месторождения и по строению рудных тел, характеру распределения золота. По строению выделяются месторождения с: 1) изотропными (коэффициент анизотропии ниже 1,5) и 2) анизотропными (коэффициент анизотропии выше 1,5) в плане рудными телами. По характеру распределения природных концентраций золота -- с: 1) условно равномерным, столбовым распределением (степень концентрирования и компактность распределения золота ниже 2,5) и 2) более изменчивым, гнездовым распределением концентраций (степень концентрирования и компактность распределения выше 2,5).

Коэффициент анизотропии определяется как отношение радиусов автокорреляции осредненных корреляционных функций (Каждан, 1974) содержания золота по соответствующим направлениям. Степень концентрирования -- как отношение средних содержаний золота в богатых рудах и по месторождению. Компактность распределения -- как отношение долей запасов металла с богатым содержанием и руды, в которых этот металл концентрируется (Лозовский и др., 1972). Чем большая доля золота находится в меньшем объеме руд, тем неравномерней характер его распределения.

С учетом типов КВ по условиям формирования и количественных показателей, отражающих соотношение размеров рудных тел в плане и разрезе, анизотропию и характер распределения золота в рудах разработана группировка месторождений золота в КВ, согласно которой сложность геологического строения месторождения характеризуют 5 индексов (см. табл. 1).

Месторождения золота в КВ -- новый, слабо изученный геолого-промышленный тип. Количество объектов, вовлеченных в промышленное освоение, незначительно. Поэтому группировка по сложности геологического строения этого типа месторождений не является завершенной. Предлагаемая форма отражения сложности позволяет уточнять, пополнять и детализировать группировку по мере расширения круга месторождений без изменения выделенных ранее подгрупп. В случае выявления нового морфологического типа, он получает следующий порядковый номер в соответствующей группе по сложности строения. Появление месторождений с другим строением рудных тел и характером распределения золота также не нарушает стройности группировки.

Сложность геологического строения определяет выбор практически всех элементов методики разведки: от технических средств до подсчета запасов. Но главное назначение этого фактора основано на том, что месторождения выделенных с его учетом подгрупп разведуются сетями разной плотности и отличаются использованием одинаковых или разных систем и сетей скважин при изучении первичных и выветрелых руд (табл. 2). Поэтому, группировка является основой выбора этих элементов разведки на ранних стадиях работ методом аналогии.

Таблица 1. Группировка месторождений золота в КВ по сложности геологического строения

* -- первая цифра соответствует группе по сложности геологического строения согласно «Классификации запасов …» 1997 г. (для месторождений в КВ принимает значения 2, 3, 4). Характеристика групп не приводится, т.к. полностью соответствует «Классификации …» и известна всем специалистам. Первая буква соответствует типу рудовмещающих КВ по условиям формирования: О -- остаточные, П -- переотложенные. Вторая цифра -- порядковому номеру морфологического типа рудных тел в группировке по сложности строения. Для каждой группы сложности и КВ, сформировавшихся в разных условиях, -- свой порядок нумерации. Вторая буква отражает строение рудных тел в плане: И -- изотропное, А -- анизотропное. Третья буква -- характер распределения золота: С -- относительно равномерный, столбовой; Г -- более изменчивый, гнездовый.

** -- размеры рудных тел: L -- длина, H -- ширина, M -- вертикальный размах.

Таблица 2. Оптимальная плотность разведочной сети для месторождений золота в КВ

Оптимальная сеть для переотложенных, а также остаточных КВ, подготавливаемых к подземному выщелачиванию (далее ПВ), и представленных жило-плитообразными крутопадающими маломощными залежами, отличается от сети, применяемой при разведке первичных руд в пределах одного месторождения.

Изменение в переотложенных КВ ориентировки осей анизотропии требует корректировки геометрии ячейки разведочной сети. Если принять ориентировку профилей в КВ и первичных рудах одинаковой, то для анизотропных залежей со столбовым распределением золота (подгруппа 3-П-1-А-С) ячейка меняется на прямоугольную, а для изотропных с гнездовым распределением (3-П-2-И-Г) -- на квадратную.

В связи с изменениями представлений о морфологии и золотоносности рудных тел при ПВ, разведка первичных и выветрелых руд ведется разными системами и сетями. В первичных рудах (Гагарское и Маминское месторождения) -- это наклонные скважины, в КВ -- вертикальные.

Крутопадающие маломощные жило-плитообразные тела в первичных породах разведуются наклонными скважинами, в остаточных КВ -- вертикальными (рис. 3). В этом причина разной плотности сети для данного морфологического типа рудных тел в зависимости от вмещающих пород.

Рис. 3. Системы разведки крутопадающих жило-плитообразных рудных тел в КВ и первичных породах (Суздальское месторождение, по данным Семипалатинской ГРЭ: И.В.Бегаев, Е.И.Сухорукова, А.В.Сурков и др., 1990):

1 -- алевролиты; 2 -- известняки; 3 -- четвертичные глины; 4 -- остаточные КВ; 5 -- границы литологических разностей пород; 6-7 -- рудные тела: 6 -- в первичных породах, 7 -- в КВ; 8-9 -- скважины: 8 -- вертикальные для разведки КВ; 9 -- наклонные для разведки первичных руд

Остальные 5 подгрупп месторождений в остаточных КВ характеризуются сохранением морфологии, условий залегания, строения, золотоносности рудных тел при переходе в зону гипергенеза из скальных пород. Поэтому, первичные и выветрелые руды таких месторождений могут быть разведаны одинаковыми системами и сетями вертикальных скважин.

Сопоставление данных разведки и эксплуатации, сгущение и разрежение сети, аналитические расчеты на основе учета характера распределения золота показали (Голенев, 2001), что плотность сети для каждой подгруппы месторождений в КВ индивидуальна.

Только в 2-х подгруппах сеть одинаковая (3-О-1-И-Г, 3-П-2-И-Г). Но месторождения, их представляющие, кроме соотношения размеров рудных тел в плане, различаются возможностью разведки первичных и выветрелых руд сетями одной и той же плотности. Поэтому выделение указанных месторождений в разные подгруппы оправдано.

Проведен анализ влияния комплекса показателей, характеризующего особенности морфологии и золотоносности рудных тел и лежащего в основе группировки месторождений по сложности строения, на плотность сети. При группировке только по морфологическим особенностям рудных тел объединяются месторождения Светлинское, Покровское, Тамбовское и Березняковское (остаточные КВ), отличающиеся оптимальными сетями. Еще хуже получается при группировке только по золотоносности рудных тел. В этом случае объединяются Светлинское и Олимпиадинское (остаточные КВ); Суздальское, Гагарское и Маминское; Светлинское и Куранахское месторождения (переотложенные КВ). Различия разведочных сетей между ними существенные, и перечисленные месторождения не должны принадлежать одной подгруппе.

Плотность разведочной сети не зависит от размеров (площадь в плане), мощности, прерывистости рудных тел и наблюдаемой изменчивости геологоразведочных параметров, оцениваемой с помощью коэффициента вариации.

Из всех признаков, использованных при группировке месторождений золота в КВ по сложности геологического строения, наиболее достоверно по минимальному объему информации устанавливаются тип КВ по условиям формирования и группа сложности согласно «Классификации …». Особенности морфологии рудных тел определяются более детальными работами. И максимальное количество информации необходимо для оценки деталей строения рудных тел и характера распределения золота. По этим причинам на ранних стадиях геологоразведочных работ (завершение поисков и проектирование оценочных) необходимо иметь общие представления о группе сложности месторождения, принадлежности КВ к остаточным или переотложенным и морфологии рудных тел. Месторождения 2-й и 4-й групп в остаточных КВ представлены одним примером. Выбор сети методом аналогии в этом случае не вызывает проблем. При выявлении новых морфологических типов плотность сети может быть взята по аналогии с известными золоторудными месторождениями, т.к. в остаточных КВ существенных изменений морфологии и золотоносности рудных тел не происходит.

Месторождения 3-й группы в остаточных КВ представляют два морфологических типа рудных тел, предназначенных для открытой разработки. При этом морфология их так различается, что определить её для нового объекта не составляет труда даже по результатам поисковых работ. Стратифицированные линзо-пластообразные залежи по соотношению размеров и характеру распределения золота подразделяются на 3 подгруппы. Если информации для отнесения месторождения к одной из них не достаточно (вполне вероятно для ранних стадий изучения), то следует выбрать сеть 160-150160-150 м, близкую изометричным изотропным телам со столбовым распределением золота (подгруппа 3-О-1-И-С). В процессе геологоразведочных работ, по мере накопления информации о морфологических особенностях, строении и золотоносности рудных тел, эта сеть оперативно может быть трансформирована в любую оптимальную согласно табл. 2.

Также выбирается сеть на ранних стадиях изучения переотложенных КВ. Если информации для определения подгруппы не достаточно, то начинается изучение месторождения 3-й группы сетью 160-150160-150 м, а 4-й - 5020 м. Эти сети после уточнения морфологии, строения и золотоносности рудных тел трансформируются в оптимальные (см. табл. 2) согласно установленной подгруппы по сложности строения.

Выбор технических средств и технологии бурения, обоснование необходимого выхода керна и оценка надежности опробования скважин без заверочных горных выработок требуют разделить выветрелые руды на три типа по соотношению содержания золота в щебнистой и глинистой фракциях. В рудах первого типа с повышенным содержанием золота в щебнистой фракции при неполном выходе керна возможно систематическое завышение содержания, второго -- с пониженным содержанием золота в щебнистой фракции -- систематическое занижение, третьего -- с близким содержанием золота во фракциях или при отсутствии одной из них -- наблюдаются случайные погрешности опробования при любом выходе керна.

Исходя из анализа публикаций по вопросу надежности опробования скважин (Булнаев, 1970; Любимов, 1977; Сулакшин, 1970; Туякбаев и др., 1980) и собственных исследований, погрешности определения содержания золота в керне возникают при неполном сборе в пробу материала, получаемого при колонковом бурении. Какая часть материала теряется, зависит от соотношения прочностных свойств граничащих элементов строения руд. Если механическая прочность таких элементов близка, то происходит равномерное разрушение материала пробы по всей длине керна. При существенном различии -- преимущественно разрушается материал с пониженными прочностными свойствами.

Равномерное разрушение всех элементов неоднородности строения руд, представленных в керне, не приводит к систематическим погрешностям его опробования при любом распределении содержания золота по этим элементам и выходе керна. При разрушении элемента неоднородности меньшей прочности характер ошибок опробования керна зависит от соотношения содержания золота по элементам строения руд различной прочности. Если эти содержания различаются статистически незначимо, то преимущественное разрушение одного из элементов не приведет к систематическим погрешностям опробования керна при любом выходе материала в пробу. В случае значимых расхождений содержания золота по элементам неоднородности, погрешности его определения в керне могут носить систематический характер. Знак погрешности при этом зависит от того, в каком элементе (более или менее прочном) находятся повышенные концентрации золота. Если в более прочном, то происходит систематическое завышение содержания в керне, если менее прочном -- систематическое занижение.

Состав золотоносных КВ, как правило, неоднородный в интервалах опробования. В качестве основных элементов неоднородности рассматриваются щебнистая и глинистая фракции КВ. Глинистая фракция, представленная непрочным, легко размывающимся и разрушающимся в процессе бурения материалом, присутствует, в том или ином количестве, в любом типе КВ. Наличие и количество более прочных щебнистых и каменистых включений кварца, слабоизмененных первичных пород, оксидов и гидроксидов железа зависит от наличия жильного кварца в первичных рудах, типа КВ по условиям формирования и минералого-геохимической зональности КВ. Каждая фракция, кроме механической прочности, может существенно отличаться содержанием золота (рис. 4). Размеры отдельных элементов неоднородности, как правило, невелики и составляют первые сантиметры. Поэтому, отбирать пробу по каждому элементу при массовом рядовом опробовании неэффективно.

Рис. 4. Распределение содержания золота по гранулометрическим разностям КВ

Зависимость характера, величины и знака ошибок опробования керна колонковых скважин от соотношения прочностных свойств и содержаний золота по элементам неоднородности строения руд, представленных в пробах, доказана экспериментальными исследованиями по истиранию руд, непосредственным изучением керна при его документации, заверочными работами по оценке надежности опробования золотоносных КВ при бурении (Голенев, 1982, 1984, 1985, 1986). Более того, экспериментальными работами доказано, что для возникновения погрешностей систематического характера содержания золота в элементах строения руд, в комплексе с показателями прочности должны различаться более чем в два раза (табл. 3).

Данный факт позволил выделить по соотношению содержаний золота в щебнистой и глинистой фракциях КВ три типа руд, отличающихся возможностью возникновения систематических погрешностей при опробовании, целесообразностью применения мероприятий, повышающих выход керна (табл. 3).

Таблица 3. Типизация выветрелых руд по соотношению средних содержаний золота в щебнистой и глинистой фракциях

На примере Светлинского, Олимпиадинского и Воронцовского месторождений установлено, что существует зависимость между выходом керна и содержанием золота в пробах для руд 1-го и 2-го типа. Эта зависимость может быть как линейной, так и более сложной криволинейной. Для руд 1-го типа наблюдается снижение содержания по мере роста выхода керна, 2-го -- повышение. В этих условиях только выход керна (материала) близкий к 90-100% обеспечивает минимальные погрешности опробования. Поэтому выход материала при разведке золотоносных КВ должен быть более высоким, чем предусмотрено нормативами для других руд, и не ниже 90% по массе или объему. А линейный показатель не всегда является объективным. Обязательно для каждого объекта, исходя из его конкретных особенностей, разрабатывается комплекс мероприятий, повышающих выход керна. Сюда входит замена колонковых снарядов на более совершенные и подбор специальных «щадящих» режимов бурения (Ахмеджанов, 1963, 1965; Бронников, 1973; Булнаев, 1974; Голенев и др., 1986; Каулин и др., 1983; Селезнев, 1983; Сладков, 1983).

Для руд 3-го типа зависимость между содержанием золота в пробе и выходом керна отсутствует, так же, как и систематические погрешности опробования керна. Поэтому, требования к выходу керна и мероприятия, повышающие его выход, в этом случае не так актуальны, как для руд 1 и 2-го типов. Тем более что эти мероприятия снижают производительность буровых работ.

Своевременная оценка надежности проб, устранение причин появления погрешностей при опробовании -- важнейшие задачи, которые необходимо решать на протяжении всего изучения месторождения и, особенно, на начальной стадии, когда опробование принимает массовый характер.

Таблица 4. Характеристика экспериментальных серий проб, участвующих в моделировании процесса бурения

* -- отношение содержания золота в более прочном элементе неоднородности к содержанию в менее прочном; отношение большей суммы пределов прочности на сжатие и растяжение к меньшей сумме этих же параметров.

Основные методы оценки надежности рядового опробования скважин в практике геологоразведочных работ по золотоносным КВ, так называемые прямые, -- горные выработки (шурфы), шурфоскважины, опытная эксплуатация. Все это достаточно дорогостоящие и трудоемкие работы, в противовес которым комплекс косвенных методов заверки, основанный на типизации выветрелых руд по отношению содержаний золота в щебнистой и глинистой фракциях, позволяет оценивать надежность опробования скважин с высокой достоверностью (Голенев, 1983; Голенев и Иванов, 1987) при существенном сокращении объемов или совсем без применения горных работ (табл. 5). Это особенно актуально:

- при большой мощности перекрывающих золотоносные КВ отложений, требующих проходки заверочных шурфов значительной глубины;

- при подготовке месторождения к ПВ, если заверочные горные выработки нарушают естественные гидрогеологические условия и в последующем осложнят или сделают невозможным процесс разработки;

- на ранних стадиях геологоразведочных работ, когда опытная эксплуатация не проводится, а горные работы требуют больших затрат, которые не всегда оправданы, особенно при не ясной промышленной значимости объекта.

Таблица 5. Сопоставление прямых и к...