16 Мая 2021, Воскресенье00:01 МСК
Курсы на 16.05.2021
74,01 -0,06
Au 1 843 +0,98%
Ag 27,49 +1,26%
89,85 +0,40
Pt 1 229,20 +1,35%
Pd 2 893 +0,74%

Аэрогеофизические технологии при поисках месторождений золота: современные тенденции

На основе анализа особенностей и преимуществ современных аэрогеофизических технологий показана их эффективность для решения прогнозно­поисковых задач на коренное и россыпное месторождения золота. В статье представлена характеристика объекта исследований и представлена стратегия аэрогеофизических поисков, начиная с региональной стадии исследований. При этом решающая роль при интерпретации аэрогеофизических данных отводится технологиям их статистического анализа и моделирования геофизических полей.

Ключевые слова: аэрогеофизические методы, интерпретация, комплексирование, картирование, рудоконтролирующие структуры, поиски месторождений золота

П.С. Бабаянц, О.Р. Контарович, А.А. Трусов —  АО «ГНПП «Аэрогеофизика»

Аэрогеофизические съемки различного состава и детальности пользуются в последние годы устойчивым спросом как со стороны крупных горнорудных компаний, так и других недропользователей. Потребителей привлекает их высокая производительность, возможность работы на территориях, труднодоступных для других видов работ, высокая детальность и точность измерений, постоянно развивающиеся технологии интерпретации, в т.ч. комплексной, что позволяет ставить и с успехом решать такие задачи, которые некоторое время назад считались для геофизики недоступными. Важным преимуществом аэрогеофизических технологий является эффективное комплексирование методов: включение в комплекс дополнительного информационного канала увеличивает стоимость работ лишь на 10–20 %, при этом информативность возрастает в разы.

Особое значение использование аэрогеофизических технологий приобретает при изучении малоконтрастных объектов со сложным геологическим строением, к числу которых относится большинство месторождений золота. 

Характеристика объекта исследований

С точки зрения особенностей применения геофизических методов коренные и россыпные месторождения золота можно отнести к классу слабоконтрастных геологических объектов, отличающихся следующими свойствами [1].

1. Отсутствие прямых поисковых признаков, характеризующихся взаимно однозначной связью с целевым объектом.
2. Отсутствие контрастных физических границ у залежей, т.е. границы целевого объекта не совпадают с границами ни одного геологического элемента (признака); физические параметры на границе объекта изменяются плавно, а не скачком. При этом параметры целевого объекта (например, бортовые содержания) могут изменяться во времени в связи с изменениями требований промышленности к кондиционным характеристикам руд или изменениями цен на золото на мировых рынках.
3. Низкая значимость статистического различия физических параметров, характеризующих объект и вмещающую среду, обусловленная особенностями их состава и строения, отмеченными выше.
4. Особенности строения целевых объектов обусловливают генерацию в физических полях весьма слабых полезных сигналов, соизмеримых с уровнем помех. 

Перечисленные особенности предопределяют особую роль методов вероятностно-статистического анализа при поисках месторождений золота. Действительно, отсутствие прямых поисковых признаков говорит о том, что никакой набор исходных данных не может дать оснований для однозначного вывода о наличии или отсутствии объекта. В любом случае мы можем судить об этом только с той или иной (пусть даже весьма высокой) степенью вероятности. Возможное перекрытие физических характеристик объекта и среды диктует необходимость принятия решения о значимости различия анализируемых величин, что возможно лишь в рамках вероятностно-статистического подхода. Наконец малые значения отношения сигнал/помеха в физических полях могут потребовать применения специальных методов обнаружения сигнала на фоне помех.

Комплекс аэрогеофизических методов

За последние полвека у нас в стране и за рубежом накоплен богатый опыт использования аэрогеофизических технологий при поисках месторождений золота. Традиционно в состав комплекса включались аэромагнитная съемка и аэрогамма-спектрометрия. В последние 10–15 лет дополнительно стали привлекать одну из модификаций аэроэлектроразведки, что позволило существенно расширить спектр решаемых геологических задач [2]. 

Современные аэромагнитометры фактически представляют собой многоцелевую аэрогеофизическую измерительно-навигационную систему, обеспечивающую полную автономность работы. Магнитометр обеспечивает диапазон измерений магнитного поля 15000÷130000 нТл с частотой до 100 отсчетов в секунду. Разрешающая способность при этом достигает 0,0005 нТл при 10 отсчетах в секунду или 0,005 нТл при 100 отсчетах в секунду. Датчик магнитометра может располагаться как в выпускной гондоле, так и в специальном стингере, закрепленном на борту летательного аппарата (жесткое крепление). В последнем случае обеспечивается динамическая компенсация девиационных помех. Такие характеристики аппаратуры позволяют обеспечить выполнение кондиционных аэромагнитных съемок вплоть до масштаба 1:5 000.

Аппаратура для выполнения аэрогамма-спектрометрических съемок представляет собой цифровые спектрометры с полисциновыми детекторами NaJ (Tl) объемом до 48 л, обеспечивающие регистрацию полного спектра гамма-излучения, распределенного в 512–1024 каналов с энергетическим разрешением по линии 0,662 Мэв (Cs137) не хуже 9 %. Частота регистрации полного спектра составляет 1 секунду. Стабилизация энергетической шкалы спектрометра осуществляется обычно автоматической коррекцией по фотопикам естественных радионуклидов. Использование для анализа полного спектра гамма-излучения позволяет, помимо определения концентраций естественных радионуклидов, выявлять области техногенного загрязнения территорий, а также определять концентрации радона в приземном слое атмосферы.

Современная российская аппаратура для частотной электроразведки превосходит лучшие западные аналоги по чувствительности и разрешающей способности. Основой используемого в настоящее время комплекса EM-4H (рис. 1) является частотная аэроэлектроразведочная система (модификация метода дипольного индуктивного профилирования), совмещающая простоту и эффективность измерений с их высокой разрешающей способностью и большой эффективной глубиной. Петля генераторного диполя устанавливается на летательном аппарате (самолет Ан-2 или Ан-3, вертолет Ми-8), а приемник буксируется за ним в гондоле. В настоящее время завершены работы по созданию новой модификации аппаратуры с буксируемой на подвеске генераторной петлей, что позволяет использовать для работы более широкий спектр летательных аппаратов, включая легкие вертолеты.

(1) Рис. 1. Электроразведочный комплекс EM-4H (слева) и АМПП (справа).jpg(2) Рис. 1. Электроразведочный комплекс EM-4H (слева) и АМПП (справа).jpg

Рис. 1. Электроразведочный комплекс EM-4H (слева) и АМПП (справа)

Считается, что аэроэлектроразведка методом переходных процессов (АМПП, или Time Domain) является на сегодняшний день наиболее эффективной технологией прямых поисков твердых полезных ископаемых на этапе детальных поисково-оценочных работ. При этом метод эффективен при сопротивлениях поисковых объектов до первых десятков Ом∙м, в этом случае глубинность метода может достигать сотен метров. При высоких же сопротивлениях разрешающая способность метода значительно хуже, т.е. его картировочные возможности невелики. В какой-то мере это компенсируется одновременным использованием режимов on-time и off-time (регистрация характеристик насыщения и спада вихревого поля соответственно), а также попеременного применения импульсов разной амплитуды. Однако нельзя сказать, что проблема полностью решена. Важным преимуществом метода при этом является возможность определения не только проводимостей (сопротивлений) образований верхней части разреза, но и их поляризуемости. Это крайне актуально при поисках месторождений, сопровождающихся сульфидной минерализацией.

С учетом особенностей геологического строения и связанным с этим характером отражения в геофизических полях большинства золоторудных месторождений, в состав комплекса аэрогеофизических методов целесообразно включать максимально возможное число информационных каналов, что дает возможность заметно повысить надежность и достоверность выделения целевых объектов и снизить неоднозначность геологической интерпретации результатов съемки. При этом отдельного обсуждения заслуживает вопрос о выборе наиболее эффективной модификации электроразведки. В последние годы наибольшим спросом пользуется электроразведка АМПП, однако это не всегда оправданно, выбор должен учитывать следующие факторы:
1. Глубинность частотной электроразведки составляет около 150 м, АМПП — до 300–500 м (в благоприятных условиях).
2. Электроразведка АМПП обладает неудовлетворительной разрешаю щей способностью при сопротивлениях разреза свыше 100–200 Омм.
3. С помощью электроразведки АМПП помимо сопротивлений можно определять поляризуемость образований. 
4. Стоимость съемки с аппаратурой АМПП в 2–3 раза превышает стоимость съемки с частотными модификациями электроразведки.

Таким образом, электроразведка АМПП будет эффективной при поисках массивных сульфидных (например, колчеданных) руд, комплексных месторождений (например, медно-порфировых с эпитермальным золотом), объектов, связанных с сульфидной минерализацией. Если предметом локализации являются зоны наложенных изменений, структурно-вещественные комплексы определенной генерации и т.п., предпочтительнее использование более дешевой частотной модификации. Также ей следует отдать предпочтение в случае, когда эффект от применения обоих модификаций ожидается примерно одинаковым.

Одним из ключевых условий эффективного применения аэрогеофизических данных является использование всего спектра имеющейся априорной геолого-геофизической информации. В частности, полезно бывает использовать результаты наземной гравиметрии, даже если доступные данные не обладают достаточным пространственным разрешением.

Важным вопросом является выбор масштаба съемки (расстояния между рядовыми маршрутами). Понятно, что заказчик работ — недропользователь заинтересован в максимальном их удешевлении, и поэтому часто настаивает на разрежении сети, пусть даже и не всегда оправданном. Однако при определении сети наблюдений необходимо исходить не только из поставленных геологических задач, но и учитывать необходимость последующей обработки и интерпретации данных. Широкое использование при этом вероятностно-статистических методов (в т.ч. в скользящих окнах) неизбежно приводит к некоторому ухудшению разрешающей способности результатов по отношению к исходному масштабу съемки. Отсюда масштаб съемки должен выбираться на одну, а то и две ступени крупнее по отношению к масштабу отчетных интерпретационных материалов. 

Так, опыт наших работ показывает, что для получения кондиционной геологической основы масштаба 1:200 000 необходимо располагать аэрогеофизическими данными масштаба 1:50 000. По результатам комплексных аэрогеофизических работ в зоне проектирования железной дороги «Урал Промышленный — Урал Полярный» было показано, что для полноценного обеспечения поисковых и оценочных работ на черные, цветные и благородные металлы масштаб аэрогеофизической съемки не может быть мельче 1:10 000 [3].

Региональный прогноз золотого оруденения

На региональной стадии исследований, при прогнозировании объектов ранга рудных полей и рудных узлов, как правило, используются сводные матрицы геофизических полей, составленные по ретроспективным материалам аэро-магнитной и аэро- и наземной гравиметрической съемки масштаба 1:200 000 и крупнее. С учетом масштаба исходных данных размер ячейки матрицы должен составлять 2х2 км. В этом случае использование аналитических методов, основанных на технологиях прямого моделирования полей, представляется малоэффективным, поскольку размеры элементов, определяющих факторы вещественного контроля целевого объекта, могут быть сопоставимы или даже меньше шага матрицы. В этом случае ключевую роль должны играть технологии вероятностно-статистического анализа, позволяющие установить характерные закономерности размещения объекта изучения. Используемые при этом технологии трансформаций геофизических полей должны носить целевой характер и нацеливаться на выявление конкретных критериев локализации, с учетом предполагаемого промышленного и генетического типов оруденения. При этом должны быть проанализированы как глубинные, так и региональные факторы, в т.ч.:
1. Приуроченность к блокам с определенным типом коры, мощность коры.
2. Приуроченность к вулкано-плутоническим поясам.
3. Возможная связь с интрузивным магматизмом.
4. Структурный контроль оруденения.
5. Влияние наложенных процессов (метаморфизм, метасоматоз), и т.п.

Для установления закономерностей проявления тех или иных факторов локализации целевого объекта может быть использован анализ совмещенных гистограмм распределения анализируемого параметра, построенных для генеральной совокупности (матрица распределения параметра) и целевого объекта. 

Так, для одного из регионов Востока России был выполнен анализ закономерностей размещения месторождений коренного золота. Исходными данными для анализа послужили матрицы гравитационного и магнитного полей, составленные по результатам аэромагнитной и гравиметрической съемки масштаба 1:200 000. В качестве эталонной выборки рассматривалась сводная база данных всех месторождений, рудопроявлений и точек минерализации коренного золота, составленная по имеющимся в открытом доступе материалам Государственной геологической карты России масштаба 1:1 000 000 (ГГК-1000). Общее число эталонных точек превысило 1000.

Результаты анализа совмещенных гистограмм на примере ряда трансформант геофизических полей проиллюстрированы на рисунке 2. Здесь нормированные на объем выборки гистограммы распределения параметров для генеральной совокупности изображены красной линией, аналогичные гистограммы для эталонной выборки — синим цветом. Интервалы гистограмм со значениями параметра, более вероятными для эталонной выборки, отмечены розовой заливкой, для генеральной совокупности — голубой заливкой.

(1) Рис. 2. Гистограммы распределения ряда трансформант гравитационного.jpg(2) Рис. 2. Гистограммы распределения ряда трансформант гравитационного.jpg(3) Рис. 2. Гистограммы распределения ряда трансформант гравитационного.jpg(4) Рис. 2. Гистограммы распределения ряда трансформант гравитационного.jpg

Рис. 2.  Гистограммы распределения ряда трансформант гравитационного и магнитного полей для генеральной совокупности (красная линия) и эталонной выборки (синяя линия) 1 — гравитационное поле в изостатической редукции; 2 — амплитуда магнитного поля, вычисленная в окне выбранного размера; 3 — гравитационное поле, продолженное вверх на 10 км; 4 — магнитное поле, продолженное вверх на 10 км.

Из рисунка 2 видно, что эталонные объекты могут быть встречены во всех интервалах значений изменения всех анализируемых параметров. Однако вероятность их обнаружения, например, при низких значениях гравитационного поля и больших амплитудах изменения магнитного поля существенно выше.

С точки зрения надежности локализации относительная доля площади с розовой заливкой по отношению к общей площади гистограммы характеризует вероятность правильной идентификации объекта. Относительная доля площади с голубой заливкой — вероятность правильного определения «пустых» участков. Сумма площадей с розовой и голубой заливкой по отношению к незакрашенной части гистограммы — вероятность правильной идентификации. Заметим, что если по одному признаку надежность идентификации недостаточна, то, используя для идентификации совокупность независимых признаков, можно ее заметно повысить, используя правило сложения геометрических вероятностей. Отсутствие значимого различия гистограмм (генеральной совокупности и эталонной выборки) свидетельствует о малой информативности признака.

Поиски россыпных месторождений

Россыпные месторождения золота, приуроченные к аллювиальным русловым отложениям водотоков, как современных, так и погребенных, находят свое отражение во всех компонентах аэрогеофизического комплекса. Залогом их уверенного выделения являются необходимая детальность исследований, современное качество полевых материалов и правильно выбранные технологии интерпретации геофизических полей, включая методы физико-математического моделирования.

На рисунке 3 приводится пример проявления среднемиоценовых палеодолин в остаточном магнитном поле, полученном после моделирования фундамента в форме разности исходного поля и поля модели. Отсутствие корреляции трассируемых магниторазведкой русловых отложений с формами погребенного рельефа подчеркивает погребенный характер долин, а взаимоотношения остаточных аномалий позволяет выделить как минимум две генерации отложений, различающихся по возрасту.

Рис.3. Выраженность отложений.jpg

Рис. 3. Выраженность отложений среднемиоценовых палеодолин на карте остаточных аномалий магнитного поля (А) и карта современного рельефа (Б)

На рисунке 4 показан характер проявления погребенных палеодолин по аэроэлектроразведочным данным по результатам работ на одной из площадей в Забайкалье. Важно, что эти палео-долины локализованы в неогеновых эрозионно-тектонических впадинах и экранированы сверху молодыми кайнозойскими базальтами. Наличие экрана потребовало предварительной обработки аэроэлектроразведочных данных, связанной с необходимостью подавления влияния верхней части разреза. Эта задача была решена путем вычисления «приведенных» сопротивлений по паре смежных частот, с использованием методов регрессионного анализа.

Рис. 4. Картирование погребенных палеодолин по данным.jpg

Рис. 4. Картирование погребенных палеодолин по данным аэроэлектроразведки: приведенные сопротивления на частотах 520 и 2080 Гц

При картировании аллювиальных отложений современных речных долин в ряде случаев могут быть эффективно использованы результаты аэрогамма-спектрометрии. Тяжелая фракция терригенных отложений, состоящая из устойчивых к разрушению минералов, как правило, характеризуется повышенными концентрациями тория, вследствие чего вдоль русел современных водотоков могут образовываться характерные линейные аномалии указанного элемента [4]. На одной из площадей использование данного признака позволило выделить участки долин, перспективные на нахождение россыпепроявлений золота (рис. 5).

Рис. 5. Отражение россыпепроявлений золота на карте содержаний тория.jpg

Рис. 5. Отражение россыпепроявлений золота на карте содержаний тория 
1 — линейные аномалии тория, приуроченные к долинам рек; 2 — известные россыпи золота.

Поиски коренных месторождений

Стратегия использования современных аэрогеофизических технологий при поисках и оценке коренных месторождений золота была детально описана в статье «ЗиТ», опубликованной в № 2 за 2017 год [4]. Для таких месторождений наиболее эффективным является использование двух дополняющих подходов: последовательное картирование прогнозных факторов локализации оруденения и использование вероятностных методов прогноза, основанных на использовании алгоритмов распознавания образов. При этом решающая роль при интерпретации аэрогеофизических методов принадлежит технологиям специального анализа и моделирования данных.

Использование современных аэрогеофизических технологий при поисках золотых месторождений позволяет существенно повысить эффективность и достоверность геологоразведочных работ и оптимизировать затраты на их выполнение практически на всех стадиях геологоразведочного процесса. Накопленный опыт работ свидетельствует, что залогом их эффективного использования является выполнение следующих условий:
  • с учетом особенностей геологического строения и связанным с этим характером отражения в геофизических полях большинства золото-рудных месторождений в состав комплекса аэрогеофизических методов целесообразно включать максимально возможное число информационных каналов;   
  • включение в состав аэрогеофизического комплекса электроразведочного канала существенно повышает его информативность и поисковую отдачу. Выбор модификации аэроэлектроразведки должен базироваться на анализе особенностей геологического строения территории и учитывать экономический фактор;   
  • одним из ключевых условий эффективного применения аэрогеофизических данных является использование всего спектра имеющейся априорной геолого-геофизической информации;
  • при определении масштаба съемки (расстояния между рядовыми маршрутами) необходимо учитывать особенности последующей обработки и интерпретации данных. Для полноценного обеспечения поисковых и оценочных работ масштаб аэрогеофизической съемки не может быть мельче 1:10 000;
  • при региональном прогнозе объектов ранга рудных узлов и рудных полей ключевую роль должны играть технологии вероятностно-статистического анализа, позволяющие установить характерные закономерности размещения объекта изучения;   
  • россыпные месторождения золота, приуроченные к аллювиальным русловым отложениям водотоков, как современных, так и погребенных, находят свое отражение в данных всех каналов аэрогеофизического комплекса;
  • при поисках коренных месторождений наиболее эффективным является использование двух дополняющих подходов: последовательное картирование прогнозных факторов локализации оруденения и использование вероятностных методов прогноза, основанных на использовании алгоритмов распознавания образов. 
книга.png1. Бродовой В.В., Бабаянц П.С., Бродовой А.В., Попов А.Н., Семенычева И.В. Тенденции научно-технического развития рудной геофизики (при поисках слабоконтрастных геологических объектов). // Изв. Вузов. Геология и разведка: 1994, № 2.
2. Контарович Р.С., Бабаянц П.С. Аэрогеофизика — эффективный инструмент решения геолого-поисковых задач // Разведка и охрана недр, 2011, № 7. С. 3–10.
3. Бабаянц П.С., Воргачева Е.Ю. Эффективность и целесообразность опережающих детальных комплексных аэрогеофизических съемок // Пути реализации нефтегазового и рудного потенциала Ханты-Мансийского автономного округа — Югры. 12-я научно-практическая конференция. Ханты-Мансийск, 2009.
4. Калмыков Б.А., Лёвин Ф.Д., Трусов А.А. Возможности современных аэрогеофизических методов при прогнозировании и поисках золоторудных месторождений // Золото и технологии, 2017, № 2. С. 64–70.

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 4/декабрь 2018 г.




Правовое регулирование вывоза аффинированного драгоценного металла или сырья, содержащего драгоценные металлы, из Таможенного союза ЕврАзЭС
Шестисоткратное увеличение платежей за размещение недропользователями отходов добычи с 1 января 2020 года
Последние изменения в российском законодательстве о пользовании недрами
Особенности приобретения права пользования недрами
^ Наверх