Поиск и разведка железорудных месторождений

Оглавление Введение

1. Современные знания о поиске и разведке железорудных месторождений

1.1 Гравитационный метод

2. Магниторазведка

2.1 Поиск слабомагнитных руд в слабомагнитных вмещающих породах

2.2 Поиск руд, связанных с массивами магнитных пород

2.3 Поиск магнитных руд в слабомагнитных вмещающих породах Список литературы Введение Основными задачами металлогенических исследований рудных районов является выявление закономерностей размещения рудоносных площадей и рудных месторождений в простpанcтвe и времени, изучение связи оруденения с геологическими условиями, влияющими на процессы минерализации, систематизация и изучение типовых особенностей и прогноз новых рудоносных плошадей.

Применение геофизических методов позволяет перейти к объемному картированию рудоконтролирующих структур и интрузий и резко повышает эффективность и глубинность металлогенических исследований. Ведущая роль при изучении металлогенных рудных районов принадлежит гравиметровым и магнитным съемкам среднего и крупного масштабов, которыми, в отличие от других, более трудоемких геофизических методов, как правило, равномерно закрыта площадь основных рудных полей и узлов в целом.

Материалы гравиметровых и магнитных съемок используются для картирования литологически и стратиграфически благоприятных для орудинения пород и сложенных или складчатых структур, контролирующих в ряде случаев распределение эндогенной минерализации, а также комплексов пород и структур, неблагоприятных для промышленной концентрации полезных ископаемых.

Важную роль играют гравиразведка и магниторазведка при выделении и изучении морфологии интрузивных массивов, особенно скрытых интрузий основного-ультраосновного или кислого-щелочного составов. Известны многочисленные случаи, когда по результатам гравиметровых и магнитных съемок были выявлены и оконтурены массивы основных-ультраосновных пород, контролирующие эндогенные месторождения в различных районах.

Гравиметровые и магнитные съемки являются эффективным средством изучения различного порядка, определяющих пути внедрения, миграции и локализации магматических пород и связанных с ними рудоносных растворов. Результаты геофизических исследований, и в первую очередь гравиметровых и магнитных съемок, успешно используются также при картировании разрывных структур более мелкого порядка, в том числе рудораспределяющих и рудовмещающих.

Магнитои гравиразведка применяются также для картирования зон околорудного метаморфизма, что имеет важное значение при крупномасштабном прогнозировании рудоперспективных площадей. Над породами, подвергшимися контактово-метасоматическим изменениям вмещающими скарновые месторождения железа, меди, полиметаллов и др. руд, как правило, наблюдаются положительные аномалии магнитного и гравитационного поля.

В последние годы гравиметровые и магнитные данные используются также при изучении рельефа коренных пород, сведения о котором необходимы при экономической оценке рентабельности поисков и эксплуатации эндогенных месторождений в коренных породах и при поисках депрессий, благоприятных для накопления осадочных, россыпных, остаточных и других экзогенных месторождений.

1. Современные знания о поиске и разведке железорудных месторождений

1.1. Гравитационный метод Гравитационный метод широко используется при геологических исследованиях самого разнообразного характера и масштаба и при поисках различных полезных ископаемых. Велико значение метода при поисках рудных месторождений. Круг геологических задач, решаемых гравитационным методом, весьма широк, а по мере развития методики и техники непрерывно расширяется. В этом отношении гравиразведка является самым универсальным методом среди других методов разведочной геофизики. При поисках и разведке различных металлических полезных ископаемых гравиразведка обычно применяется вместе с магниторазведкой, электроразведкой, металлометрией.

Из многочисленных разновидностей типов железорудных месторождений наиболее широкое использование гравиразведка имела на пластовых месторождениях типа КМА и Кривого Рога. На этих месторождениях гравиразведка применяется очень давно и притом весьма успешно.

На месторождениях типа КМА и Кривого Рога гравиразведка применялась для решения следующих геологических задач:

изучение общей структуры железорудного бассейна;

картирование железорудной толщи;

поиски богатых железных руд.

Рассмотрим эти задачи по порядку.

1) При изучении общей структуры железорудного бассейна выделяются его основные структурные элементы — синклинории, в состав которых входит железорудная толща, и разделяющие их антиклинории, в ядре которых на поверхность фундамента выходят большие поля вмещающих железорудную свиту гнейсов и гранитов. Синклинорные железорудные структуры сложены в целом более плотными породами за счет входящей в их состав железорудной формации; избыточная плотность синклинорных комплексов по отношению к вмещающим их гнейсам составляет в среднем 0,15—0,20 г/см³. Синклинорным железорудным структурам отвечают зоны интенсивных максимумов силы тяжести, контуры которых в целом согласуются с контурами зон интенсивных положительных магнитных аномалий.

По кривым аномалии силы тяжести по профилям, пересекающим железорудную свиту, можно с помощью палетки путем подбора определить разрез структуры в ее поперечном сечении. К сожалению, решение этой важной задачи путем подбора (или каким-либо иным путем) оказывается недостаточно устойчивым: довольно значительные изменения разреза сравнительно мало сказываются на характере теоретической кривой g. Более надежному решению рассматриваемой задачи должно способствовать применение при интерпретации методов аналитического продолжения аномалий в нижнее полупространство сбоку от железорудной структуры. Если аппроксимировать сечение этой структуры прямоугольником, то на любом боковом вертикальном профиле, на уровне, соответствующем горизонтальной плоскости, рассекающей структуру на две примерно равные части, аномалия g должна быть равна нулю, причем для структуры, имеющей любые размеры по простиранию. Этот критерий полезно использовать для контроля и уточнения вертикальных размеров структуры.

2) Для картирования железорудной толщи с выделением отдельных пластов железистых кварцитов и определением элементов их залегания необходимо применение съемки с вариометрами или градиентометрами по системе профилей, пересекающих толщу вкрест ее простирания. Задача решается путем подбора. Если профили не пересекают всю железорудную толщу и кривые градиента осложнены влиянием пластов, расположенных за пределами профиля, либо влиянием сложно меняющегося регионального фона (так бывает, в частности, при исследовании центриклиналей синклинорных железорудных структур), то весьма целесообразно от градиента W_xz перейти к локализованным аномалиям W_{xz .} При этом подбор пластового разреза проводится по локализованным аномалиям W_xz, для которых можно легко построить атлас теоретических кривых по атласу кривых W_{xz .} Следует отметить, что, хотя теоретические кривые W_xz для пластовых тел сложнее, чем кривые W_xz (четыре экстремума вместо двух), практически подбор пластового разреза по W_xz осуществляется столь же просто, как и по кривым W_xz. Этому помогает то обстоятельство, что на кривой W_xz влияние каждого отдельного пласта проявлено гораздо отчетливее, чем на кривой W_xz. Весьма полезно также при подборе пластового разреза иметь по исследуемому профилю кривую магнитной аномалии Z_a, также трансформированную в аномалию Z_a, основные экстремумы которой обычно легко сопоставляются с соответствующими элементами пластового разреза.

Пласты железистых кварцитов в большинстве случаев легко выделяются по величине избыточной плотности от +0,3 до +0,7 г! см³, а также по сопутствующим им максимумам кривой магнитной аномалии Z_a или, Z_a. По разрезам составляют пластовые карты железистых кварцитов, которые непосредственно используются для составления детальных геологических карт исследуемого района (обычно масштаба от 1: 5000 до 1: 25 000).

3) Поиск богатых железных руд. Основным типом богатых руд в условиях КМА и Кривого Рога являются остаточные мартитовые руды, связанные с древней корой выветривания на поверхности и в зонах тектонических нарушений кристаллического фундамента. Многолетними геофизическими и геологоразведочными работами установлено, что перспективные участки в большинстве случаев характеризуются совокупностью нескольких геолого-геофизических признаков, а именно:

а) рудоносные участки и зоны тяготеют во многих случаях к сложно построенным «аномальным узлам» гравитационного и магнитного полей, которым соответствуют различные осложнения в составе железорудных свит, сопряжения различных структурных элементов, тектонические нарушения;

б) над рудными залежами наблюдаются гравитационные максимумы, нередко изометричные в плане, как бы наложенные на систему полосовых гравитационных аномалий, протягивающихся по простиранию железорудной свиты;

г) обычно такие участки характеризуются относительно пониженным аномальным магнитным полем (мартитовые руды слабо магнитны по сравнению с железистыми кварцитами);

д) сейсморазведкой (КМПВ) эти участки часто фиксируются понижением рельефа преломляющего горизонта, отвечающего поверхности железорудной свиты, относительно пониженными граничными скоростями и затуханием энергии сейсмических волн.

Применение гравиразведки при поисках железных руд не ограничивается железорудными бассейнами типа КМА и Кривого Рога. Она применяется в Западной Сибири (Горная Шория, Кузнецкий Ала-Тау, Салаир) в комплексе с магниторазведкой, где используется, в частности, для разделения магнитных аномалий на рудные и безрудные. Применялась гравиразведка также на магнетитовых рудах Тургайского прогиба и Ангаро-Илимского района.

2. Магниторазведка Магниторазведка применяется на всех этапах геологических работ — от мелкомасштабного геологического картирования до разведки месторождений. Обычно магниторазведка комплексируется с другими геофизическими методами, выбор и последовательность применения которых определяются поставленными геологическими задачами.

При крупномасштабных геологических исследованиях (1:50 000, 1:25 000, 1:10 000), которые ведутся в горных районах, опережающие и сопровождающие их магнитные съемки в тех же или более крупных масштабах являются одним из ведущих методов для картирования основных и ультраосновных пород, а также и других пород, обогащенных магнитными минералами (магнетит, пирротин). Кроме того, магниторазведка в масштабах 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 и крупнее является поисковым методом, особенно магнитных разновидностей железных руд.

При эксплуатационной разведке железных руд магнитная разведка по измерениям магнитной восприимчивости пород в горных выработках и в скважинах подземного бурения позволяет оценивать процентное содержание магнитного железа в рудах. Имеются технические возможности использования измерений магнитного поля в горных выработках и скважинах подземного бурения для уточнения положения железорудных тел.

Месторождения черных металлов чрезвычайно разнообразны по типу руд, морфологии и условиям залегания рудных тел. Различны они и по физическим свойствам руд, в том числе и магнитным. Все это определяет неодинаковые возможности применения магниторазведки при поисках месторождений данного типа.

Прямые поиски находят наибольшее применение при поисках существенно магнетитовых сильномагнитных тел, характерные особенности аномалий которых облегчают истолкование их геологической природы. Прямые поиски слабомагнитных руд осуществляются только при особо благоприятных условиях.

По задачам, которые может решать магниторазведка при поисках месторождений черных металлов, последние можно разделить на три группы. Границы между предлагаемыми группами условны. В действительности между месторождениями, отнесенными к той или иной группе, имеются многочисленные переходные формы.

А. Рудные тела и вмещающие их породы немагнитны или слабомагнитны.

К этой группе относятся следующие типы месторождений.

Месторождения гидроокисных и силикатных железных руд, залегающих в континентальных лиманах и прибрежно-морских отложениях.

Сидеритовые и связанные с ними бурожелезняковые месторождения зоны окисления. Развиты в осадочно-метаморфических породах рифея и палеозоя.

Месторождения гематитовых руд. Этот тип руд встречается среди месторождений железа различного генезиса, часто в одних и тех же рудных районах, полях и даже свитах вместе с магнетитовыми разностями руд.

4.Месторождения бурожелезняковых руд, являющихся переотложенными продуктами выветривания ультраосновных пород.

Б. Рудные тела (магнитные и немагнитные) генетически и пространственно связаны с массивами магнитных пород.

К этой группе относятся следующие месторождения:

1. Месторождения титано-магнетитовых руд, генетически связанны с интрузиями габбро и пироксенитами. Представлены обычно залежами жильного типа, вкрапленниками, шлирами и гнездами. При этом месторождения, связанные с габбро-анортозитовыми (и анортозитовыми) массивами, сложены в основном ильменитовыми, рутило-ильменитовыми, гематито-ильменитовымя и ильменито-магнетитовыми рудами. Месторождения, залегающие в габбро-амфиболитах, габбро-диабазах, габбро-пироксенитах и щелочных габброидах, представлены ильменит-магнетитовыми, ильменит-титано-магнетитовыми и титано-магнетитовыми рудами.

2. Богатые железные руды коры выветривания магнетитовых и гематнто-магнетитовых железистых кварцитов. Например, плащеобразные и гнездообразные залежи мартитовых, мартито-гематитовых и гидро-гематитовых руд Курской магнитной аномалии, бурожелезняковых шляп и столбообразных залежей мартитовых и гидрогематитовых руд Саксаганской полосы Кривбасса и Яковлевского месторождения КМА.

Амфиболо-магнетитовые руды.

Бурожелезняковые (остаточные) руды коры выветривания ультраосновных пород.

5. Гематитовые, а также марганцевые руды в тесной пространственной связи с магнетитовыми рудами.

В. Рудные тела магнитны, вмещающие их породы немагнитны или слабомагнитны.

К этой группе относятся следующие месторождения.

1. Магнетитовые и гематито-магнетитовые железистые кварциты, связанные с осадочно-метаморфическими толщами протерозоя.

2. Месторождения магнетитовых, скарново-магнетитовых и водно-силикатно-магнетитовых руд, залегающих в осадочно-эффузивных и осадочных комплексах палеозойских пород.

2.1 Поиск слабомагнитных руд в слабомагнитных вмещающих породах Руды месторождений группы, А практически немагнитны или слабомагнитны, но диапазон изменения их магнитных свойств значителен, даже в пределах одной и той же залежи магнитная восприимчивость колеблется от нуля до 5 * 10^-4 ед. СГСМ и более.

Железные руды рассматриваемой группы имеют следующие средниезначения магнитной восприимчивости: гетитовая руда — 2 * 10^-4 ед. СГСМ, гидрогетитовая — 0,5 * 10^-4 ед. СГСМ, сидеритовая — 1 * 10^-4 ед. СГСМ, гематитовая — 4 * 10^-4 ед. СГСМ. Значения магнитной восприимчивости руд для различных районов заметно отличаются, особенно при переходе от платформенных областей к складчатым, где иногдазначительно выше, как и в районах, где развиты месторождения магнетита. Изменение среднего значения одного и того же типа руд для различных рудных районов можно проследить на примере бурожелезняковых руд: Липецкий рудный район — 0,3 * 10^-4 ед. СГСМ, Бакальский район — 0,6 * 10^-4 ед. СГСМ, Кустанайскии район — 38 * 10^-4 ед. СГСМ, Горная Шория — 40 * 10^-4 ед. СГСМ. J

Наиболее существенное увеличение значений связано с примесями магнетита. Так, песчанистые и глинистые гематитовые руды Нижне-Ангарского месторождения практически немагнитны, для Атасуйского района среднее значение магнитной восприимчивости гематитов 3 * 10^-4 ед. СГСМ, а у гематитовых руд с магнетитовым цементом этого же района = 150 * 10^-4 ед. СГСМ.

Интенсивность магнитных аномалий над месторождениями этого типа колеблется от нескольких десятков до первых сотен гамм. Магнитное поле отличается нерегулярностью. Последнее связано с изменчивостью магнитных свойств рудных залежей. Слабые магнитные аномалии над рудными телами обычно существенно не отличаются от аномалий, обусловленных вмещающими породами, что делает применение магниторазведки с целью непосредственных поисков руд этого типа неэффективным.

Таким образом, слабые магнитные аномалии, связанные с месторождениями группы А, не позволяют в большинстве случаев успешно выделять их среди аномалий помех.

Следует рассмотреть отдельно условия, когда упомянутые в группе, А месторождения пространственно связаны с сильномагнитными породами. В этом случае может оказаться целесообразным выполнение магниторазведочных работ, по детальности и точности осуществляемых обычно только на этапе поисков. На месторождении Караджал (Атасуйская группа месторождений Казахстана) с месторождениями магнетитовых руд тесно генетически и пространственно связаны существенно гематитовые руды, а также месторождения слабометаморфизованных руд марганца и коры выветривания массивов основных пород типа Елизаветинского. В этом случае картирование магниторазведкой залежей магнетитовых руд или массивов основных пород служит для косвенных поисков перечисленных типов месторождений.

рудный месторождение гравиметровый магнитный

2.2 Поиск руд, связанных с массивами магнитных пород При поисках месторождений группы Б возможности применения магниторазведки для прямых поисков рудных тел весьма ограниченны. Магниторазведка решает следующие основные задачи, связанные с косвенными поисками:

выявление и оконтуривание массивов основных и ультраосновных пород, а также пластов железистых кварцитов, с которыми непосредственно связаны месторождения богатых руд;

изучение условий залегания и строения рудовмещающих магнитных пород и выделение участков, перспективных в отношении поисков руд.

Первая задача решается на первом этапе геологоразведочных работ, вторая задача — частично на стадии геологосъемочных работ масштаба 1: 50 000—1: 25 000 и на этапе поисковых работ масштаба 1: 50 000—1: 10 000. Более крупный масштаб, если это необходимо, применяется в тех отдельных случаях, когда магниторазведка позволяет выявлять и оконтуривать непосредственно рудные залежи, что имеет место для некоторых месторождений титано-магнетитов и ильменито-магнетитов. Существенно ильменитовые руды отличаются слабой магнитностыо и в аномальном магнитном поле, вызванном рудовмещающими габброидами, не могут быть выделены. Не отмечаются магниторазведкой и остаточные месторождения (ильменитовые и рутило-ильменитовые) коры выветривания габброидов.

Магнитные свойства пород, с которыми связаны месторождения, отличаются пестротой и широким диапазоном изменения. Особенно характерно это для изверженных основных и ультра основных пород.

Среднее значение магнитной восприимчивости руд для различных, массивов колеблется в пределах (50—200) * 10-³ ед. СГСМ. Величина остаточного намагничения обычно не превосходит величины индуцированного намагничения, но направление вектора 1_Г не выдержано.

С рудными залежами рассматриваемых месторождений бывают связаны интенсивные магнитные аномалии, измеряемые тысячами, а часто и десятками тысяч гамм. Затруднения, которые возникают при поисках этих месторождений магниторазведкой, обусловлены сложностью выделения рудных аномалий на фоне магнитного поля материнских пород, также отличающихся обычно повышенной магнитностью. Например, для пород щелочного ряда? = (1,0—2,0) * 10^-3 ед. СГСМ (Вуориярви 1,0 * 10^-3 ед. СГСМ, Ено-Ковдорское 1,6 * 10^-3 ед. СГСМ).

Остаточное намагничение I_r основных и ультраосновных пород изучено недостаточно. Значения I_r так же, как и значения, меняются в широких пределах, но в основном не превосходят значения индуктивного намагничения I_i .

С увеличением основности пород возрастает и удельный вес массивов с высокими значениями I_i и 1_r.

Большая петрографическая дифференциация массивов основных и ультраосновных пород, широкие пределы изменения магнитных свойств, неравномерность распределения рудного минерала создают сложные нерегулярные магнитные поля. Внутри контура аномалии при неглубоком залегании массива поле, как правило, резко переменное с большими градиентами. Массивы основных и ультраосновных пород успешно фиксируются аэромагнитной съемкой. Так, при высоте полета 300 м массив габбро-пироксенитов Африканда (Кольский п-ов) отмечается аномалией до 3000 гамм, а при наземных съемках максимальная наблюдаемая интенсивность аномалии Z достигает 75 000 гамм.

Крупномасштабные аэромагнитные съемки и наземные работы позволяют уточнить конфигурацию массивов в плане и частично дифференцировать их по различной магнитности. Рудные залежи обычно связаны с наиболее магнитными разностями пород, так как магнитность последних определяется наличием вкрапленности магнетита или титано-магнетита.

Для вкрапленных титано-магнетитовых руд граница различия между магнитной восприимчивостью пород и руд проводится искусственно (в зависимости от кондиций). Отдельные рудные тела, представленные вкрапленными и шлировыми обособлениями, по данным магнитной съемки выделить невозможно, но сравнительно успешно удается оконтурить крупные зоны различной обогащенности рудным минералом. В таких условиях магниторазведка, выделяя зоны повышенной магнитности, дает возможность локализовать более перспективные для поисков площади.

Наиболее надежно магниторазведка позволяет фиксировать границы рудного тела на месторождениях, где оруденение представлено телами жильного типа (Кусинская группа месторождений в габбро-амфиболитах на Урале) или пластообразными и дайкообразными залежами (Пудожгорское и Койкарское месторождения в габбро-диабазах в Карелии).

Богатые железные руды коры выветривания железистых кварцитов, а также столбообразные рудные залежи Кривбасса главным образом мартитового и мартито-гематитового состава слабомагнитны. Средняя магнитная восприимчивость более 50% образцов этих пород меньше 0,2 * 10^-3 ед. СГСМ, но встречаются образцы и с несколько повышенными значениями магнитной восприимчивости — (5−10) * 10^-3ед. СГСМ и даже 10 * 10^-3 ед. СГСМ.

Богатые железные руды коры выветривания железистых кварцитов, а также столбообразные рудные залежи Кривбасса главным образом мартитового и мартито-гематитового состава слабомагнитны. Средняя магнитная восприимчивость более 50% образцов этих пород меньше 0,2 * 10^-3 ед. СГСМ, но встречаются образцы и с несколько повышенными значениями магнитной восприимчивости — (5−10) * 10^-3ед. СГСМ и даже 10 * 10^-3 ед. СГСМ.

Богатые железные руды развиты в виде плащеобразных и линзообразных тел на головах железистых кварцитов либо в виде узких языков или рудных столбов уходят на значительную глубину (до 1000 м и более).

Железистые кварциты, с которыми непосредственно связаны богатые железные руды, вне зоны окисления представлены в значительной степени, а часто и преимущественно, существенно магнетитовыми разностями, которые отличаются высокими значениями магнитных свойств.

Магниторазведка успешно картирует железистые кварциты, являющиеся бедными железными рудами (отнесены в группу В), сопровождающиеся интенсивными магнитными аномалиями.

На участках, где кора выветривания достигает больших мощностей (сотни метров), наблюдается значительное снижение интенсивности магнитных аномалий. Поэтому одним из существенных признаков для выделения участков, перспективных на поиски богатых железных руд, при неизменных условиях залегания и фациального состава пластов, является понижение интенсивности магнитных аномалий над прослеживаемыми пластами железистых кварцитов.

При поисках богатых железных руд магниторазведка комплексируется главным образом с гравиразведкой, а в некоторых случаях с сейсморазведкой, так как изменение магнитных свойств зоны выщелачивания фактически не изменяет плотностные свойства породы, что и обусловливает наличие гравитационных аномалий. Одновременно в этих зонах изменяется характер кинематических и динамических признаков упругих волн, способствующих применению сейсморазведки.

Большую помощь при поисковом и разведочном бурении на месторождениях группы Б оказывает магнитный каротаж, который позволяет уточнить рудные интервалы и оценить содержание магнетитового железа.

2.3 Поиск магнитных руд в слабо магнитных вмещающих породах К группе В отнесены месторождения, представленные существенно магнетитовыми рудами, для непосредственных поисков которых магниторазведка является высокоэффективным методом. Магнитные свойства этих руд отличаются высокими значениями и меняются в широком диапазоне — от сотых долей единицы СГСМ до единиц СГСМ.

1. Месторождения железистых кварцитов слагают вместе с различными кристаллическими сланцами осадочно-метаморфическую свиту протерозоя, которая залегает среди гранито-гнейсового комплекса пород архея.

Железистые кварциты с преобладанием магнетита (магнетитовые, гематито-магнетитовые, амфиболо-магнетитовые и др.) имеют значения магнитной восприимчивости (0,04—0,2) ед. СГСМ, но встречаются образцы и с более высокими значениями. Так, пироксено-гранато-магнетитовые кварциты Кривбасса имеют значение до 1,2 ед. СГСМ. Остаточное намагничение железистых кварцитов меняется в столь же широких пределах. Отношение I_r к I_i меняется от 0,20 до 3,0, но в большинстве случаев значение вектора остаточного намагничения не превосходят значений вектора индуктивного намагничения. Направление векторов не совпадает. Породы, вмещающие железистые кварциты, немагнитны или слабомагнитны.

Для нахождения площадей развития железисто-кремнистых формаций и получения общего представления о масштабах и структурных формах их распространения выполняют аэромагнитные съемки в масштабе 1: 200 000−1:100 000.

Характерной чертой аномального магнитного поля, связанного с железо-кремнистыми формациями докембрия, является наличие линейных протяженных аномалий высокой интенсивности, достигающей в эпицентрах десятков тысяч гамм.

Железо-кремнистые формации подчиняются общей тектонике докембрия, и поэтому магниторазведка не только позволяет выявить пласты железистых кварцитов, но и картировать структуру фундамента, а при детальных съемках также структуру рудных полей и месторождений.

На площадях, где установлено наличие железорудных формаций, выполняются съемки масштаба 1: 50 000—1: 25 000, которые позволяют уточнить особенности распространения и форм залегания железистых кварцитов в пределах отдельных рудных районов или полей.

Задача магниторазведки на этой стадии заключается в выделении наиболее перспективных участков для постановки детальных поисковых работ масштаба 1: 10 000 и крупнее. Наиболее перспективными считаются участки, аномалии которых позволяют предполагать развитие широких полей железистых кварцитов или наличие серии сближенных пластов значительной мощности (определяющих компактность запасов месторождения), залегающих под покровом осадочных пород на глубинах, позволяющих открытую разработку.

Пример детальных съемок иллюстрируется рис. 1. В магнитном поле четко фиксируются общие контуры складки, полоса развития железистых кварцитов, зона выклинивания пластов, связанная с разломом, срезающим западное крыло структуры.

Количественная интерпретация аномалий во многих случаях с удовлетворительной точностью позволяет определить параметры залегания пластов железистых кварцитов.

Форма рудных тел обычно жильная. Встречаются руды сплошные, брекчиевидные и вкрапленные. Руды этих месторождений отличаются высокими значениями векторов индуцированной и остаточной намагниченности.

Рис. 1. Карта изодинам вертикальной составляющей магнитного поля южного замыкания Кременчугской магнитной аномалии: 1 — железистые кварциты; 2 — слабооруденелые железистые кварциты; 3 — сланцы; 4 — граниты и гнейсы; 5 — линии разлома; 6 — изодинамы Z_a в тыс. гамм; 7 — профили наблюдений Отношение I_r к I_i. часто превосходит единицу и достигает величины в несколько единиц, при этом направления векторов I_r различные, вплоть до отрицательных. В связи с этим над рудными телами наблюдаются как положительные, так и отрицательные аномалии различной интенсивности, иногда высокой.

Однако использование магниторазведки для непосредственного выделения менее крупных рудных тел или глубокозалегающих осложняется рядом факторов, основные из которых — наличие траппов, создающих сложные магнитные поля, часто маскирующие месторождения, а также резкие колебания направления вектора I_r у рудных тел.

2. Месторождения магнетитовых и скарново-магнетитовых руд, связанных с осадочно-эффузивными комплексами пород палеозоя представлены залежами сплошных и вкрапленных руд различной формы и размеров: от выдержанных пластообразных тел, примером которых могут служить месторождения Кустанайского рудного узла Сарбайское и Качарское, до месторождений с очень сложной морфологией, представленных группами разобщенных тел изменчивой формы — Кондомская, Тельбесская, Ташелгинская, Ирбинская и другие группы месторождений Алтае-Саянской железорудной провинции.

Значения магнитных свойств руд высокие, но для различных месторождений и разновидностей руд (массивные, вкрапленные) разные. На всех месторождениях этого типа недостаточно изучен вектор остаточного намагничения. По имеющимся данным, преобладают значения I_r меньшие, чем I_r направление вектора остаточного намагничения невыдержанное, часто не совпадает с направлением вектора индуцированного намагничения. Для Абаканского месторождения отношение средних значений I_r к I_r меньше 0,2, для Анзансского — близко к единице.

Месторождения Горной Шории группируются в рудные узлы, размещение которых контролируется региональными разломами (Кондомская, Тельбесская, Ирбинская, Таштагольская и другие группы). Большая часть месторождений состоит из многочисленных мелких тел, иногда кулисообразно уходящих на большую глубину. Ряд месторождений представлен средними по размерам телами с пологим или крутым падением (Шерегешское, Таштагольское). Условия залегания и морфология рудных тел сложные. Соответственно и магнитное поле, его структура и интенсивность над рудными телами очень изменчивы. Наряду с аномалиями высокой интенсивности (десятки тысяч гамм), соответствующих наиболее крупным и залегающим вблизи дневной поверхности месторождениям, имеется большое количество аномалий, связанных с рудными телами небольших размеров (но имеющих для Горной Шории промышленное значение), а также связанных с глубоко-залегающими телами (месторождения Темир-Тау, Сухаринское и др.).

Аэромагнитной съемкой масштаба 1: 200 000 (высота полета 200 — 500 м и более) рудные узлы и отдельные крупные месторождения фиксируются аномалиями до 2000 гамм. На общем фоне магнитного поля, осложненного аномалиями, вызванными основными и ультраосновными породами, выделение аномалий, связанных с отдельными железорудными месторождениями, затруднительно, а для мелких месторождений и невозможно.

Основные железорудные узлы засняты аэромагнитными съемками масштаба 1:50 000—1: 25 000, а отдельные месторождения и перспективные участки покрыты наземными съемками масштаба 1: 10 000 — 1: 2000. Интенсивность аномалий, связанных с месторождениями, по результатам наземных съемок достигает многих десятков и сотен тысяч гамм.

Значительно увереннее, чем по исходному наблюденному полю, аномалии, связанные с рудными телами, выделяются на карте горизонтальных градиентов dZ/dx. На участках с неглубоким залеганием руд хорошие результаты получены при выполнении детальных съемок вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля. При этом однозначность интерпретации повышается за счет комплексирования магниторазведки с методом вызванной поляризации.

Таким образом, съемки масштаба 1:200 000—1:100 000 позволяют выделить основные рудные узлы в железорудных районах и крупные месторождения. Более крупномасштабные съемки дают возможность выявить основную часть неглубокозалегающих крупных и средних месторождений и значительную часть приповерхностных мелких месторождений. Во многих случаях магниторазведка позволяет оценить параметры залегания рудных тел и прогнозные запасы месторождений с достаточной для практики точностью. Эти возможности должны быть всегда использованы с максимальной полнотой. Основной проблемой при этом является увеличение надежности и однозначности выполняемой интерпретации. С этой целью при проведении магниторазведки над рудными объектами выполняются различные дополнительные исследования: повысотные аэромагнитные съемки, наблюдения вариаций магнитного поля — сопоставление Z в пределах аномалии и в нормальном поле, изучение магнитной восприимчивости горных пород в лабораторных условиях и в естественном залегании (метод подмагничивания), магнитный каротаж скважин, а также всевозможные трансформации графиков и карт наблюденных магнитных полей.

Буровые работы, осуществляемые при поисках и разведке железных руд, сопровождаются комплексом скважинных исследований (электрокорреляция, электрои радиоактивный каротаж, магнитный каротаж и др.).

Для оценки содержания магнетита в руде по значениям магнитной восприимчивости, полученным в результате каротажных работ, проводятся специальные исследования для выяснения характера связи Q = f (), где Q — содержание магнитного железа. Такие исследования выполнены во многих рудных районах. Для определения содержаний общего железа используют ядерные методы (плотностной гамма-гамма-каротаж), а также нейтронные методы.

Магниторазведка на всех стадиях поисковых и разведочных работ комплексируется с другими геофизическими методами и горнобуровыми работами. Поэтому по мере поступления новых данных, особенно в процессе выполнения горных и буровых работ, о морфологии, условиях залегания рудных тел и магнитных свойствах горных пород и руд, необходимо производить переинтерпретацию материалов магниторазведки. Важно выяснить, объясняются ли наблюдаемые аномалии вскрытым разрезом или не подсеченным скважинами и горными выработкам рудным телом.

Поиски глубокозалегающих месторождений, а также месторождений, находящихся в физико-геологической обстановке, маскирующей их наличие, представляет исключительно сложную задачу. Оценка перспектив оруденения на глубоких горизонтах особенно важна в старых рудных районах (Урал, Горная Шория, Кривбасс) где верхняя часть разреза в значительной степени изучена и вероятность открытия в ней новых месторождений невелика.

Большое значение при этом приобретает тщательное изучение структурно-геологического строения верхней части разреза и магнитных свойств слагающих разрез пород и руд. Такие исследования необходимы для исключения влияния оказываемого верхней частью разреза на магнитное поле.

Оценка прогнозных запасов отдельных месторождений и рудных узлов является конечной и наиболее ответственной задачей проводимых магниторазведочных работ. Наиболее надежно эти работы могут быть выполнены при наличии опорных разрезов, по которым тщательно изучены магнитные свойства пород и руд, а также влияние особенностей геологического строения разреза на характер магнитного поля. Для характеристики надежности выполненных оценок прогнозных запасов по отдельным аномалиям и группам аномалий их классифицируют по степени изученности детальными магниторазведочными и горнобуровыми работами, особенностям структурно-геологических позиций, характеру изучаемого поля и по результатам других геофизических методов. Для подсчета запасов используют различные аналитические методы, а также эмпирические соотношения, устанавливаемые для каждого конкретного района, связывающие те или иные особенности магнитного поля с запасами рудных залежей (характер затухания поля, запасы на единицу условного объема аномалии, соответствие контура какой-либо изодинамы контуру выходов рудного тела и др.).

1. Справочник геофизика: Т.5 (Гравиразведка).- М.: Издательство «Недра», 1968.

2. Справочник геофизика: Т.6 (Магниторазведка).- М.: Издательство «Недра», 1969.

3. «Применение гравиметровых и магнитных съемок при геологическом картировании, поисках и разведке рудных месторождений».- М.: ВНИИ Геофизика, 1971

4. Логачев А. А., Захаров В. П. «Магниторазведка».- Ленинград: Издательство «Недра», 1979.

5. Хесин Б. Э. «Рудная геофизика».- М.: Издательство «Недра», 1969.