Качество проведенных геолого-поисковых работ и оценка остаточных прогнозных ресурсов территорий действующих золотодобывающих предприятий (на примере Au–Ag месторождения Карамкен, Магаданская область)

В.А. Цыганов — доктор геолого-минералогических наук, руководитель лаборатории «Надежности геолого-поисковых систем» ФГУНПП «Аэрогеология».

Введение

Обычно, при традиционном подходе к минерагеническим оценкам (ресурсы, запасы полезных ископаемых), информация о возможных пропусках поисковых объектов хотя и предполагается, но не учитывается. Поэтому все получаемые количественные оценки здесь рассматриваются как достоверные. Однако если качество проведенных поисковых работ, оценивающееся вероятностью непропуска поискового объекта, удается каким-либо способом количественно определить, и значение этого параметра оказывается меньшим, чем 1, то это может указывать на относительную долю ресурсов и запасов, которые не обнаружены и не учтены — остаточные ресурсы конкретной территории.

Теория надежности геолого-поисковых систем — новое научное направление, связанное с поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых, впервые в качестве объекта исследований выбрало ошибки или отказы, возникающие при проведении геологоразведочных работ (1). Как любое направление инженерной деятельности обеспечивается соответствующей теорией ошибок, так и теория надежности геолого-поисковых систем разработана для исследования ошибок или отказов в ГРР.

Выделение, классификация, количественное моделирование и оценка влияния отказов на эффективность поисков позволяют, в конечном счете, определить главные причины пропуска месторождений на конкретных территориях, оценить для них остаточные ресурсы. А далее либо разработать высоконадежную (резервированную в отношении основных отказов) технологию поисков, либо отказаться от технологически недоступных объектов (обычно из-за ограниченности материальных ресурсов). При исследовании качества и надежности геолого-поисковых систем изучаются отказы, связанные с:

- определением вещественно-индикационных характеристик поисковых объектов (отказы в вещественно-индикационном модуле) метода или технологии — оценивается через вероятность p_a;
- с неблагоприятными ландшафтно-геологическими условиями поисков (отказы в ландшафтно-геологическом модуле) — оценивается через вероятность p_b;
- с недостаточной изученностью территории (отказы в технико-метрологическом модуле) — вероятность p_c;
- с ошибками при интерпретации данных и при заверке прогнозных рекомендаций (геолого-интерпретационный и заверочный модули, соответственно), вероятности p_d и p_e.

В результате полученных помодульных характеристик может быть определена обобщенная характеристика качества поискового метода, реализованного или проектируемого для конкретной площади для обнаружения конкретного объекта:

p_ae = p_a x p_b x p_c x p_d x p_e

Вычисленные таким образом количественные характеристики качества реализации отдельных методов могут быть объединены в комплексные оценки по нескольким методам и для нескольких стадий работ в конкретном районе.

Региональная тектоническая позиция	Агано-Карамкенская вулкано-тектоническая депрессия в центральной часть Примагаданского фрагмента Охотско-Чукотского вулканогенного пояса
Тип месторождения	Близповерхностный золото-серебряной формации, жильный
Жильные минералы	Халцедоновидный кварц, адуляр, гидрослюды, карбонаты, каолинит
Рудные минералы	Минералы Ag (канфильдит, фрейбергит, науманнит, полибазит и др.), самородное золото (электрум), серебро, сульфиды (пирит, сфалерит, галенит, халькопирит, марказит)
Размеры отдельных жил	Мощность от десятков см до первых метров, по простиранию и падению – сотни метров
Пространственная группировка рудных тел	Образуют свиты сближенных жил, вместе с субвулканическими телами создают крутопадающие рудно-магматические пучки
Околорудные изменения	Метасоматиты адуляр-кварцевой и гидрослюдисто- адуляр-кварцевой фаций, пропилитизация, окварцевание, калишпатизация
Вторичные геохимические и минералогические ореолы	Au, Ag, As, Hg, шлиховые ореолы золота, киновари
Основная технология поисков	Геохимические поиски по вторичным ореолам рассеяния, геолого-поисковые маршруты

Табл. 1. Краткая характеристика месторождения Карамкен

В настоящей работе кратко излагаются основные результаты исследований по оценке качества проведенных ранее геолого-поисковых работ и остаточных прогнозных ресурсов для территории Карамкенского горнодобывающего предприятия.

Оценка качества и надежности выполненных ранее поисковых работ

1. Методика и результаты оценки качества выполненных геолого-поисковых работ

Первым шагом оценки надежности любых геолого-поисковых систем является определение пространственно-геометрических характеристик минимально-промышленных объектов поисков. Для решения этой задачи необходимо проведение специальных геолого-экономических расчетов, при которых важно учитывать, что для продления деятельности ГОК’ов в районах действующих добывающих предприятий особую роль приобретают средние и небольшие по размерам рудные тела. По существующим оценкам суммарные запасы в таких телах по районам, благодаря их большому количеству, обычно соизмеримы с запасами в единичных крупных объектах. Однако специальные поиски таких тел обычно не проводятся. Соответственно, важной задачей здесь становятся определение размеров и морфологии для минимально-промышленных объектов, зависимость этих параметров от удаленности от ГОКа, возможной глубины залегания и пр.

В результате таких работ для территории Агано-Карамкенской депрессии были определены пространственно-геометрические характеристики минимальных поисковых объектов типа «пучок жил». Для него составлен перечень возможных форм от единственной жилы протяженностью сотни метров и с шириной зоны, включая отчетливые околорудные изменения в 20 м до пучка жил из десятка отдельных тел, занимающих площадь 122x200 м. Минимальная площадь сечения такого поискового объекта оказалась близка к 25 000 кв. м. Учитывая, что для оценок вероятности подсечения объекта необходимо аппроксимировать его форму правильной геометрической фигурой, дальше использовалось в качестве такой фигуры эллиптическое сечение по поверхности площадью 25 000 м² при диапазоне соотношения осей от 1: 2 до 1:60.

Исследование надежности любого поискового метода проводится по отношению к конкретному объекту поисков и предполагает последовательное проведение следующих операций:

- составление перечня и разработка классификации вероятных отказов метода;
- выделение группы отказов, оказывающих существенное влияние на эффективность поисковых работ;
- определение количественных или качественных моделей для оценки вероятности безотказной работы применительно к этой группе отказов;
- районирование территории по факторам, определяющим полноту опоискования методом с количественной, приближенно-количественной и качественной оценкой надежности опоискования.

В рамках журнальной публикации не представляется возможным описать ход и результаты выполнения всех перечисленных операций, поэтому далее будут приведены только наиболее существенные данные и выводы.

1.1. Оценка качества работ геохимических поисков по вторичным ореолам рассеяния

а) Классификация отказов метода.

Применительно к геохимическому методу поисков по вторичным ореолам рассеяния к отказам вещественно-индикационного модуля (А) могут быть отнесены ситуации, при которых:

1) эродируемая часть рудного тела или пучка жил и породы ближайшего околорудного пространства не обладают достаточной аномальной геохимической продуктивностью в отношении рудогенных (золото, серебро) и сопутствующих (мышьяк, сурьма, ртуть, олово, молибден, цинк, свинец) химических элементов (отказ А.1);

2) распределение химических элементов в реальном поисковом объекте, используемых для оценки степени эрозионного среза объекта, не соответствует модели их распределения в эталонном объекте (отказ А.2).

Отказы ландшафтно-геологического модуля (В) в нашем случае могут быть выделены в связи с тремя возможными эффектами экранирования сигнала от поискового объекта. Это отказы, связанные с физическим экранированием в следующих ландшафтно-геологических обстановках:

Угол между простиранием жил и направлением маршрута (градусы)	Масштаб работ	Вероятности подсечения при отношении средней длины жил в пучке к ширине пучка (отношение осей в эллипсе)
		0.6	1	5	10	20	60
0	1:50 000 1:25 000 1:10 000	0.49 1.0 1.0	0.38 0.84 1.0	0.17 0.37 1.0	0.12 0.27 0.93	0.09 0.19 0.66	0.05 0.11 0.36
30	1:50 000 1:25 000 1:10 000	0.45 0.99 1.0	0.38 0.84 1.0	0.45  0.99 1.0	0.61 1.0 1.0	0.85 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0
60	1:50 000 1:25 000 1:10 000	0.35 0.78 1.0	0.38 0.84 1.0	0.75 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0
90	1:50 000 1:25 000 1:10 000	0.30 0.65 1.0	0.38 0.84 1.0	0.86 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0	1.0 1.0 1.0

Табл. 2. Вероятности подсечения вторичных геохимических ореолов от рудных тел при различных масштабах и ориентировках линий геохимического опробования

3) в условиях перекрытого залегания рудного тела породами ольской свиты, выступающими в качестве экрана для оруденения (отказ В. 1);

4) в условиях залегания рудного тела в пределах элювиально-аккумулятивных ландшафтов, поверхность которых сформирована в основном за счет материала, приносимого из сопряженных элювиально-автономных и трансэлювиальных ландшафтов (отказ В.2);

5) в условиях залегания рудного тела в пределах неоэлювиальной ассоциации сопряженных ландшафтов, поверхность которой сформирована из аллохтонного для местности материала (отказ В.3).

Отказы, связанные со статистическим экранированием сигнала, могут быть выделены двух видов:

6) обусловленные положением небольшого по размерам поискового объекта (превышающего по параметрам минимально-промышленный объект) в ореоле от известного рудного тела с большей геохимической продуктивностью (В.4);

7) обусловленные существенной изменчивостью концентраций сопутствующих химических элементов (используемых при интерпретации геохимических ореолов) во вмещающих породах без явной связи с поисковыми объектами (В.5).

И, наконец, отказы, связанные с «динамическим экранированием»:

8) отторжение ореола от поискового объекта вниз по склону вплоть до полного разрыва между объектом и аномальным контуром, устанавливаемым в результате опробования (В.6).

Кроме перечисленных ситуаций может быть выделено еще несколько ландшафтно-геологических обстановок, в которых метод поисков по вторичным ореолам практически неприменим или его применение затруднено. Это:

9) элювиально-автономные ландшафты, полностью лишенные почвенного слоя и сложенные крупными глыбами и щебнем коренных пород, характеризующиеся отсутствием мелкозернистого материала, необходимого для геохимического опробования (В.7);

10) области крутосклонных транс-элювиальных ландшафтов, исключающие пешее передвижение (В.8).

11) элювиально-автономные ландшафты на потенциально вмещающих рудоносных образованиях кислого состава, практически лишенные почвенного слоя и растительности (В.9);

12) трансэлювиальные среднесклонные ландшафты на тех же породах также практически полностью лишенные почвенного слоя и растительности (В.10). Рассматривая отказы технико-метрологического модуля (С), представляется необходимым разделить их на два вида. Первый связан с масштабом опробования, второй — с метрологическими характеристиками спектрального анализа геохимических проб. Сформулируем эти отказы следующим образом:

13) несоответствие плотности и ориентировки поисковой сети реальным параметрам геохимического ореола от поискового объекта (С.1);

14) систематические и случайные погрешности спектрального анализа, выходящие за инструктивно допустимые пределы (С.2);

К отказам геолого-интерпретационного модуля (D) рассматриваемого метода, очевидно, можно отнести ситуации, при которых аномалия, формально удовлетворяющая условиям аномальности, не получила свою отчетливую геологическую интерпретацию и не была передана под заверку. Здесь можно выделить отказы следующих видов:

Рис. 1. Условные обозначения для схемы районирования территории по изменчивости факторов, определяющих надежность поисков, и соответствующие оценки качества проведенного опоискования геохимическим методом по вторичным ореолам рассеяния

15) несоответствие между высокой геохимической продуктивностью выделенной геохимической аномалии с потенциальной продуктивностью связываемого с ней коренного источника (D.1);

16) исключение геохимической аномалии из числа рудоперспективных в связи с ее приуроченностью к аккумулятивным элементарным ландшафтам (или другим геохимическим барьерам различного класса) без установления для нее аномалообразующего источника (D.2);

17) исключение геохимической аномалии из числа рудоперспективных, основанное на недостаточно надежных рабочих гипотезах о возможной нерудной природе аномалии (D.3).

В процессе заверки выделенных геохимических аномалий, если они зафиксированы при геохимической съемке масштаба 1:50 000 или 1:25 000 необходимо проведение детализационных работ, в которых также возможны отказы третьего и четвертого модулей. Однако в этом случае это будут отказы уже не по отношению к общему аномальному контуру, связанному, как правило, с рудоперспективным участком, а отказы, связываемые с отдельными экстремумами поля, относимыми непосредственно к рудным телам.

Соответственно, к отказам заверочного модуля (Е) метода могут быть отнесены следующие ситуации:

18) непроведение детализационных работ по локализации аномалообразующего объекта (Е.1);

19) отказы в одном из модулей других методов в процессе проведения заверочных работ (Е.2);

20) ошибочное определение местоположения аномалообразующего источника и неправильное определение положения и необходимого объема горных выработок и буровых скважин для его вскрытия (Е.3);

21) отступления в фактическом положении скважин и выработок в сравнении с проектными (Е.4);

22) ошибочное определение перспектив промышленной рудоносности вскрытого аномалообразующего объекта (Е.5).

б) Типизация отказов и модели оценок надежностных характеристик метода

Выделенные 22 вида вероятных отказов в паре «объект поисков — поисковый метод» далее были разделены на типы по предполагаемой частоте встречаемости на рассматриваемой территории и масштабам влияния на эффективность поисковых работ. Для ситуаций и обстановок с предполагаемым широким развитием и значимым влиянием на результаты были предприняты попытки получения количественных или близких к ним вероятностных оценок.

Проведенные ранее весьма многочисленные опытно-методические работы в пределах известных рудоносных участков и рудных тел в благоприятных для метода ландшафтно-геологических условиях в подавляющем большинстве ситуаций позволили установить наличие вторичных геохимических ореолов от рудных тел, фиксируемых по концентрации золота и серебра, а также ряда сопутствующих элементов. Это обстоятельство позволяет в первом приближении считать, что в отношении отказа вещественно-индикационного модуля А.1 функционирование метода достаточно надежно. Однако большая часть опытно-методических работ проводилась на примере объектов с высокими значениями продуктивности по золоту и серебру. В то же время для небольших по масштабам объектов (включая минимально промышленные поисковые объекты) достаточная контрастность вторичных аномалий не является очевидной.

Проведенный анализ контрастности отражения небольших по масштабам рудных тел в поле вторичного рассеяния химических элементов по данным съемок масштаба 1:10 000 в сравнительно благоприятных ландшафтно-геологических обстановках показал, что из 16 изученных рудных тел с содержаниями полезного компонента в первые г/т отчетливыми аномальными концентрациями фиксируется 13 объектов. При этом аномальный контур практически совпадает с контуром рудного тела с учетом ближайшего (10–20 м) околорудного пространства.

Полученные данные позволяют ориентировочно оценить вероятность отражения минимально-промышленных поисковых объектов в поле рассеяния химических элементов (pa) и считать ее близкой к 0,8 (13/16). Это значение вероятности безотказной работы для первого модуля метода является, по-видимому, общим для всей рассматриваемой территории.

При подборе способов вероятностных оценок для отказов в ландшафтно-геологическом модуле для геохимического метода, выделенные обстановки (кроме II.4 и II.5) удалось разделить на две группы:

1) - отказы, оценка надежности которых может быть проведена с использованием биноминально-логической модели (В.1, В.2, В.3, В.7, В.8);

2) - отказы (он здесь один), которые описываются с использованием вероятностно-статистической устойчивой модели (В.6).

Для первой группы практически гарантированного отказа на всей площади распространения соответствующих ландшафтно-геологических обстановок вероятность безотказной работы метода может быть приравнена к нулю (pb=0). Для второй группы отказов (В.6) вероятность безотказной работы может быть оценена через отношение количества рудных тел, отражающихся по материалам съемок масштаба 1: 10 000 в геохимическом поле, изученном в пределах данных ландшафтов, к общему количеству объектов, изученных в их пределах. Получаем вероятность безотказной работы модуля в менее благоприятных для поисков ландшафтно-геологических обстановках близкую к 0,86. Практически во всех остальных ландшафтно-геологических обстановках вероятность pb принимается равной 1.

Рис. 2. Схема районирования исследованной территории по надежности опоискования на Au–Ag минимально промышленные объекты геохимическим методов по вторичным ореолам рассеяния

Количественные характеристики надежности технико-метрологического модуля рассматриваемого метода, как уже отмечалось, определяются оценками достаточности плотности поисковой сети и характеристиками качества анализа проб.

Учитывая, что по полученным оценкам для минимального поискового объекта размер самого объекта и создаваемой им вторичной геохимической аномалии практически идентичны, для оценки вероятности отказа, связанного с неподсечением ореола (отказ С.1), использовались карты геолого-геохимической изученности территории. На основе этих карт для каждого из масштабов по алгоритмам, описанным в (1), проведены соответствующие количественные оценки (Таблица 2).

В результате на основе карт фактической геохимической изученности территории (масштабы и направления геохимических маршрутов) и картой известных и ожидаемых простираний поисковых объектов, построена карта районирования территории по вероятности pc, в связи с отказами вида С.1.

Исследованием характеристик работ третьего модуля в отношении качества определения спектральным анализом рудогенных и сопутствующих элементов в рамках нашей работы занимался известный специалист по геохимическим поискам Э.Г. Абисалов. Им были проанализированы данные по нескольким десяткам поисковых отчетов по территории с позиций требований к аналитическому обеспечению геохимических поисков, изложенных в «Инструкции...» 1983г и требованиях ОСТ. Приведенные оценки позволили Э.Г. Абисалову сделать заключение о принципиальной пригодности результатов спектрального анализа проб только для поисковых работ на вскрытое эрозией оруденение. Все оценки выявленных аномалий при поисках любой детальности на глубину (как качественные, так и, в особенности, количественные) при поисках особой детальности признаны им не надежными. Главными химическими элементами, которые можно использовать для прогноза новых рудных тел, им названы только Au и Ag. Соответственно, далее при исследовании качества и надежности геолого-интерпретационного модуля нами учитывались только аномалии этих элементов и на объекты, вскрытые современной эрозией.

Обобщенная количественная оценка надежности геолого-интерпретационного и заверочного модулей может быть получена через отношение количества обобщенных аномальных контуров, для которых уверенно установлена геологическая природа (Au, Ag) к общему количеству аномальных геохимических контуров, формально удовлетворяющих условиям аномальности. Последнее четко сформулировано в инструкции по геохимическим методам.

Всего на площади исследований выделено 182 аномальных контура. Геологическая природа отчетливо установлена только для 20 аномалий. Следовательно, вероятность безотказной работы D и E модулей для рассматриваемого метода поисков (pd-e) составляет по площади в целом 0,11. Полученные значения позволяют считать, что вероятность безотказной работы геолого-интерпретационного и заверочного модулей здесь близка к 0,1.

в) Районирование территории и оценка надежности опоискования площади геохимическим методом

В результате выделения главных групп факторов, определивших, в конечном счете, качество и надежность исследований на рассматриваемой территории, удалось откартировать:

Ландшафтно-геологические обстановки, отнесенные к группам:

- области, объединяющие различные типы элементарных ландшафтов, благоприятных для эффективного ведения поисков (элювиально-автономные и трансэлювиальные среднесклонные ландшафты на потенциально рудовмещающих породах основного-среднего состава и терригенных осадочных породах с развитым почвенным слоем).
- области, объединяющие различные типы элементарных ландшафтов, умеренно благоприятные для эффективного ведения поисков (элювиально-автономные ландшафты на потенциально рудовмещающих образованиях кислого состава, практически лишенные почвенного слоя и мелкозема (В.9.), трансэлювиальные среднесклонные ландшафты на потенциально рудовмещающих образованиях кислого состава, практически лишенные почвенного слоя и мелкозема (В.10), трансэлювиальные пологосклонные ландшафты на потенциально рудовмещающих образованиях различного состава (В.6.).
- области, объединяющие различные типы элементарных ландшафтов, весьма неблагоприятные для эффективного ведения поисков (различные типы элементарных ландшафтов с распространением пород надрудного комплекса и прежде всего экранирующих оруденение пород ольского комплекса (В.1), трансэлювиальные крутосклонные ландшафты с углами склонов более 30–35о , практически исключающие пешее передвижение (В.8), элювиально-аккумулятивные ландшафты на любых типах пород (В.2), неоэлювиальные ассоциации сопряженных ландшафтов (В.3), элювиально-автономные ландшафты на узких непроходимых или труднопроходимых гребнях (В.7).

Территории, различающиеся по масштабам проведенного геохимического опробования: 1:50 000; 1:25 000 и 1:10 000.

На рисунке 1 приведены условные обозначения для схемы районирования территории по изменчивости факторов, определяющих надежность поисков, и соответствующие оценки качества проведенного опоискования геохимическим методом по вторичным ореолам рассеяния. На рисунке 2 в этих обозначениях приведена схема районирования исследованной территории по надежности опоискования на Au–Ag минимально промышленные объекты геохимическим методом по вторичным ореолам рассеяния. На этой схеме вынесены установленные контуры вторичных геохимических ореолов по золоту и серебру.

Анализ полученных оценок и их пространственного распределения по площади работ, их сопоставление контурами установленных геохимических ореолов по главным рудогенным элементам, уже на этом этапе исследований позволяет наметить главные направления для обозначения и оконтуривания остаточных (неучтенных) прогнозных ресурсов. Изложенное по методу в целом позволяет сформулировать следующие основные выводы:

1. Несмотря на наличие отчетливых вещественно-индикационных, ландшафтно-геологических и технико-метрологических предпосылок эффективного проведения в районе геохимических поисков по вторичным ореолам рассеяния, существующий на сегодня подход к выделению и заверке аномалий нельзя считать удовлетворительным.

2. Значительное количество выделенных на площади и незаверенных вторичных геохимических ореолов основных рудогенных и сопутствующих им элементов позволяет считать перспективы прироста золотосеребряных ресурсов района, по крайней мере, до конца не исчерпанными.

3. Для реализации остаточных перспектив представляется необходимым провести по территории ревизионные работы, включающие в себя исследование качества лабораторных работ по конкретным участкам, повторное выделение геохимических аномалий с детализацией их на местности и последующей надежной заверкой буровыми скважинами и горными выработками.

1.2. Оценка качества работ для метода прямых геологических наблюдений (геолого-поисковые маршруты)

Оценка качества и надежности геолого-поисковых работ методом прямых геологических наблюдений (по коренным выходам) проведено по аналогичной схеме. Здесь оказались весьма значимыми большинство из перечисленных выше факторов ландшафтно-геологической и технико-метрологической групп отказов.

Специфическими для метода оказались вероятные отказы:

А. в вещественно-индикационном модуле — случаи пропуска измененных труднодиагностируемых руд и неизвестных, но вероятных для района типов оруденения;
В. в ландшафтно-геологическом модуле — экранирование от прямых геологических наблюдений рудных тел или их пучка, приуроченного к тектоническому нарушению, которое отражается в современном рельефе дневной поверхности локальными линейными впадинами, закамуфлированными рыхлыми пролювиальными четвертичными образованиями.
С. в технико-метрологическом модуле — низкая представительность штуфного опробования, частое непроведение прослеживания подсеченных объектов на простирание и на глубину.
D. в геолого-интерпретационном модуле — отбраковка обнаруженных рудопроявлений при низкой представительности первичного штуфного опробования или завышенный порог в содержании полезных компонентов при разбраковке выявленных точек рудной минерализации.
Е. в заверочном модуле — недостаточная изученность выявленных жил и зон по простиранию и по падению; недостаточная изученность территории, примыкающей к оцениваемой жиле или зоне на предмет обнаружения и прослеживания всех составляющих пучка, а также завышенные требования к запасам и содержанию полезного ископаемого из-за применения неадекватных браковочных кондиций.

Выделяя, классифицируя, типизируя вероятные отказы для метода прямых геологических наблюдений, подбирая для них индивидуальные модели оценки качества, трассируя эти модели по площади проведенных ранее исследований, удалось и в этом случае построить схему районирования изученной территории по качеству выполненных работ. В существенной мере эта схема оказалось близкой к площадным оценкам, полученным для геохимического метода.

Продолжение в следующем номере (объединенная оценка качества опоискования, остаточные ресурсы территории).

1. Цыганов В.А. Надежность геолого-поисковых систем. М.«Недра» 1994. 484 с.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 1 (8)/февраль 2010 г.