Файл: Новицкий, Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 72
Скачиваний: 0
Г Л А В А II
ЧЕРНЫЕ И ЛЕГИРУЮЩИЕ МЕТАЛЛЫ
ЖЕЛЕЗО
Богаты железом основные и ультраосновные породы и бедны кислые и щелочные. Известны сотни минералов, в состав кото рых входит железо, но только несколько из них являются важным источником для выплавки металла, это магнетит, гематит, мартит, лимонит, гетит, сидерит, железистые хлориты, ильменит, титаномагнетит. Минимальное содержание железа в кондиционных рудах должно быть не меньше 15—30% в зави симости от типа руд, размеров месторождения, способа раз работки, легкости обогащения и т. д.
Физические свойства минералов железа весьма различны. Поскольку разведчику приходится иметь дело не с чистыми минералами, а с рудой, будем рассматривать физические свой ства железных руд, состоящих из одного или нескольких мине ралов железа. Наибольшей магнитной восприимчивостью х обладают магнетитовые руды, для которых ее значения пре вышают 10 000-10“ 6 и даже достигают 1 000 000-10“ 6 СГС. В пределах отдельных месторождений магнитная восприимчи вость магнетитовых руд изменяется в менее широком диапазоне, но все же ее колебания могут быть значительными, что следует учитывать при подсчете запасов по данным магнитной съемки. Существенное влияние на магнитные свойства оказывают также
текстурно-структурные особенности руды. |
у. |
= (т •10 ч- |
|||
Гематитовые |
руды обычно |
слабомагнитны: |
|||
-т- п - 100)-10“ 6 |
СГС (т ^ |
10, |
п ^ 5). Однако |
присутствие |
|
в них магнетита приводит |
к |
повышению х. |
Магнитная вос |
||
приимчивость мартитовых руд в общем тоже невелика, но не сколько больше, чем у гематита. Титаномагнетитовые. руды характеризуются очень изменчивой магнитной восприимчи востью: х = (600 -т- 150 000)-10“ 8 СГС. Слабомагнитны лимо нит и сидерит, магнитная восприимчивость сидерита редко превышает 200-10“ 6 СГС, а для бурых железняков она практи чески близка к нулю. Лишь некоторые оолитовые бурые желез няки имеют повышенную магнитную восприимчивость из-за наличия в них ферромагнитных минералов. Хотя основные и ультраосновные породы, с которыми обычно связаны желез ные руды магматического происхождения, довольно сильно
35
магнитны, но, как правило, их намагниченность ниже, чем у железных руд. Однако в отдельных случаях вмещающие породы оказываются более магнитными, чем руды. Для пра вильного геологического истолкования магнитных аномалий надо изучать не только магнитную восприимчивость, но и оста точную намагниченность.
Плотность большинства железных руд значительно выше, чем у вмещающих пород. Магнетитовые руды имеют плотность 3,8—5,0, мартитовые и мартито-гематитовые 3,2—3,8, бурые
железняки 2,0—3,0 г/см3. Плотность |
крепких руд |
зависит |
от содержания рудного минерала, а |
рыхлых — от |
их пори |
стости.
Удельное электрическое сопротивление железных руд раз
лично. Так, магнетит |
является |
2 |
электронным проводником |
и имеет сопротивление |
1(Г4—10“ |
ом-м, хотя для некоторых |
его разновидностей сопротивление повышается до 103 ом-м. Сопротивление гематита несколько больше и чаще лежит в пре делах 10—105 ом-м, сидерит имеет сопротивление 10—103, лимонит 103—108 ом-м. Магнетитовые руды способны поляри зоваться под влиянием естественных физико-химических про цессов, но это их свойство редко используют в практике поисков и разведки. Особенно интенсивные естественные поля наблю даются над комплексными сульфидно-магнетитовыми рудами. Эти руды способны и к созданию аномалий вызванной поляри зации.
Скорости распространения упругих колебаний приводятся по данным, полученным на КМА. По полевым измерениям граничная скорость для железистых кварцитов 5,2—6,7 вдоль слоев и 2,6—4,0 км/сек вкрест слоев, т. е. существует анизо тропия по скорости. По измерениям на образцах граничная скорость для магнетитовых кварцитов 5,4—6,5, сидеритомартитовых 5,2—6,2, мартито-железослюдковых 3,1 — 5,3 км/сек. Скорости во вмещающих руду породах (сланцевая толща КМА) несколько меньше, чем в рудах, но не настолько, чтобы четко выделить рудные залежи с помощью сейсмораз ведки.
Широкий диапазон изменения физических свойств железных руд в совокупности с разнообразной геологической обстановкой их залегания требуют применения разной методики поисков. Месторождения железа возникают при эндо-, экзо- и метаморфогенных процессах. Среди эндогенных месторождений выделяют гистеромагматические, пегматитовые, скарновые и гидротермальные; среди экзогенных — осадочные, инфильтрационные, остаточные латеритн'ого выветривания, железные шляпы и россыпи; среди метаморфогенных — очень крупные метаморфизованные. Удельный вес месторождений разных гене тических типов в промышленности не одинаков. Наиболее важными являются метаморфогенные месторождения; среди
экзогенных представляют ценность осадочные, а среди эндо генных — скарновые и гидротермальные.
Г и с т е р о м а |
г м э т и ч е с к и е месторождения железа |
обычно связаны с |
основными и ультраосновными породами |
и значительно реже с породами кислого ряда. Выделяют две формации гистеромагматических руд: апатито-магнетитовую типа Кирунавары и титаномагнетитовую кусинского типа.
Апатито-магнетитовая формация пространственно и гене тически тесно связана с сиенитами и сиенито-диоритами, харак теризуется срастанием магнетита и апатита. Крупнейшим промышленным месторождением апатито-магнетитовой фор мации является Кируна в Швеции. Магнетитовые руды зале гают в магнитных породах, но намагниченность руд значи тельно выше, чем вмещающих пород. В свою очередь вмещающие рудное тело породы окружены практически не магнитными отложениями. В Советском Союзе подобные место рождения с небольшими запасами разрабатываются на Урале.
Можно рекомендовать следующую методику геофизических работ на месторождениях этого типа. Для картирования мас сивов основных и ультраосновных пород проводят воздушную
магнитную съемку в масштабах 1:200 |
000 и 1:100 000, при |
этом могут быть отмечены и отдельные |
крупные рудные тела. |
Но данным аэромагнитной съемки составляют карты распро странения пород, с которыми может быть связано оруденение. Непосредственно поиски также лучше всего вес1и воздушной магнитной съемкой в масштабе 1:25 000, принципиально при годны электроили гравиразведка. Однако производительность двух последних методов меньше, а стоимость выше, чем воз душной магниторазведки.
По данным аэромагниторазведки намечают положение руд ных тел, определяют их рзэмеры и подсчитывают запасы по низким категориям. Для определения запасов необходимо иметь на месторождении несколько скважин, по которым за мерены магнитные свойства руд. Чтобы более точно найти элементы залегания рудных тел, полезно провести на место рождении высокоточные гравиметровые измерения по отдель ным профилям с небольшим расстоянием между пунктами наблюдений и наземные магниторазведочные работы. Уточнить глубину залегания верхней кромки рудных тел можно с по мощью сейсмических методов или ВЭЗ.
Наиболее крупным месторождением титаномагнетитовой формации в СССР является Кусинское на Южном Урале. Руд ные тела, представленные магнетитом и ильменитом, залегают среди массива габбро в форме гнезд и жил, приуроченных к тре щинам надвигового типа. По простиранию жилы прослежены на 1—2 км, в глубину на сотни метров при мощности от 1 до 10 м. Здесь может быть использована та же методика гео физических работ, что и на месторождениях типа Кируна,
однако масштаб исследований должен быть более крупным, так как размеры рудных тел, как правило, заметно меньше.
С к а р н о в ые ( к о н т а к т о в о - м е т а с о м а т и ч е с к и е) месторождения железа связаны с умеренно кислыми гранитоидами: гранодиоритами, кварцевыми диоритами и монцонитами. Залежи располагаются по контакту с карбонатными породами или, что реже, с вулканогенными толщами (туфами, порфиритами), а также среди самих интрузивных массивов. Формы рудных тел — гнезда, пластообразные залежи, вкра пленники. Рудные минералы — магнетит, реже гематит. В ру дах скарновых месторождений нередко наблюдается повышен ное содержание кобальта. В СССР к этому генетическому типу относятся многие месторождения Алтае-Саянской горной области, Казахстана, Урала, Азербайджана. Запасы место рождений могут быть как значительными (сотни миллионов тонн), так и небольшими. Руды сильно магнитны, имеют высо кую плотность и разное удельное сопротивление (чаще вы сокое).
Алтае-Саянская область (точнее Горная Шория) явилась тем районом СССР, где для поисков железорудных месторожде ний в 1939 г. впервые была применена воздушная магнитная съемка. Уже первые работы показали перспективность этого вида геофизических исследований. В дальнейшем аэромагнит ная съемка стала основным поисковым методом на железные руды.
На рис. 14 приведен график Za и геологический разрез Тейского магнетитового месторождения в Алтае-Саянской области, на котором видно, что рудному телу соответствует магнитная аномалия интенсивностью десятки тысяч гамм. Рудные тела неправильной формы (линзы, пласты) часто объ единяются, вызывая общую магнитную аномалию на фоне сравнительно спокойного и низкого поля, соответствующего вмещающим осадочным или изверженным породам.
В результате аэромагнитной съемки выявлены, по-види мому, все рудные залежи, создающие аномалии интенсивностью десятки тысяч гамм, и перед разведчиками со всей остротой встал вопрос о разделении множества слабых аномалий (до 3000—5000у) на рудные и нерудные. Такие аномалии могут быть обусловлены как глубокозалегающими рудами, так и раз ными магнетитсодержащими породами. Проверять бурением все аномалии крайне невыгодно, так как только в АлтаеСаянской области их насчитывается несколько тысяч, а про цент попадания буровых скважин в руду весьма низок.
Разделять аномалии на рудные и нерудные рекомендуется путем детального анализа данных магниторазведки, дополни тельных магнитных наблюдений, а также применяя другие геофизические методы исследований. При анализе магнито разведочных данных определяют параметры структуры маг-
38
Рис. 14. Геологический разрез Тейского железорудного месторо ждения (по Б. Д. Микову и др.).
1 — известняки; 2 — ортофиры и кератофиры; 3 — магнетитовая руда; 4 — плагиограниты, биотитовые, лейкократовые рого вые граниты; скарны: 5 ,— рудные, 6 — безрудные.
нитного поля, которые отражают наиболее существенные осо бенности возмущающих объектов. К этим параметрам относят намагниченность, характер аномалии, глубину залегания верх ней и нижней границ объекта, его горизонтальную мощность и т. д. Практикой установлено, что глубокозалегающие (100— 150 и более) рудные тела, как перекрытые наносами и выходя щие на эрозионный срез, так и слепые, обычно создают простые
39