Методы поиска и разведки золотороссыпных месторождений

Е.Г. Дидичин — ведущий геофизик ООО ГП «СИБИРЬГЕОФИЗИКА».

В настоящее время добыча россыпного золота в совокупности дает до 20 % общероссийской добычи. Для Якутии, Северо-Востока и Приморья их доля достигает 50 %. Несмотря на значимый промышленный потенциал, геофизика при поисках и оценке золотоносных россыпей в значительной мере остается достаточно невостребованной.

Основными причинами ограниченного применения геофизики являются: отсутствие корректной физико-геологической модели (ФГМ) золотоносной россыпи и низкая (нереализованная) разрешающая способность традиционных методов. Геофизические методы в основном используются для картирования поверхности плотика с целью выявления геоморфологических ловушек, а также литологического расчленения разреза.

Накопленные за последнее время знания об объекте поисков и прорывы в геофизических технологиях позволяют существенно повысить эффективность исследований в этой области. Наиболее совершенной технологией является вызванная поляризация в модификации электротомографии (ВП-2D), в которой удачно сочетаются лучшие качества профилирования и зондирования при резком повышении детальности исследований с последующей предельно корректной реконструкцией разреза в формате электросопротивлений и поляризуемости. Метод с успехом использован при решении широкого круга геологических задач.

Важным является включение в комплекс микромагнитной съемки в различных вариантах, которая позволяет изучить распределение россыпного магнетита, генетически связанного с золотом.

В совокупности электротомография ВП и микромагнитная съемка формируют минимально достаточный комплекс методов, позволяющий изучить россыпную золотоносность.

При изучении и оценке россыпей золота решаются следующие задачи:

• литологическое расчленение рыхлых и коренных пород, определение элементов залегания горизонтов и конфигурации коренного основания; 
• определение конфигурации плотика с выявлением локальных врезов — концентраторов россыпного золота; 
• выделение и оконтуривание карстовых образований — потенциальных ловушек металла; 
• трассирование разрывных нарушений, установление их иерархии и влияния на россыпеобразование; 
• установление и оконтуривание зон золоторудной минерализации — коренных источников питания россыпей и определение их элементов залегания; 
• прослеживание магнетитовых струй россыпей, контролирующих золотороссыпные тела; 
• оценка горно-технических условий отработки россыпей (валунность, обводненность); 
• разработка рекомендаций по оптимальным геологоразведочным работам.

Данный комплекс методов показал высокие результаты при поисках и оценке месторождений золота в Восточных Саянах.

Первый этап исследований заключался в создании рабочей физико-геологической модели золотоносной россыпи, характерной для изучаемой территории. С этой целью на известном золотороссыпном месторождении были проведены комплексные геофизические работы — электротомография и микромагнитная съемка.

Электротомография ВП-2D

Используемая аппаратура 
Электроразведочная станция SyscalPro-72 (Iris Instruments, Франция). Весь процесс производства, начиная с полевых работ и заканчивая интерпретацией, компьютеризирован.

Рабочие параметры 
Расстояние между электродами — 2,5 м. Длина одновременно отрабатываемого профиля — 180 м с последующим перекрытием 50 % интервала. С одной стоянки производится 2000 измерений. Глубинность исследований — 40 м. Применяемая установка — 3-х электродная прямая (AMNB  ) и обратная (  MNB). ПО обработки и интерпретации — x2ipi, Prosys II, RES2d INV.

Микромагнитная съемка

Используемая аппаратура
Протонный магнитометр-градиентометр «МИНИМАГ». Работы осуществлялись в профильном варианте от единого исходного пункта (КП). Наблюдения производились согласно инструктивным требованиям с одновременной регистрацией магнитных вариаций аналогичной аппаратурой с интервалом 1 мин. Измерения полного модуля магнитного поля выполнялись на двух высотах (0 и 2 м) с использованием немагнитной штанги. Шаг наблюдений по профилям 5 м. Обработка магнитометрических данных производилась по стандартному графу. При этом учитывались поправки за исходный пункт и вариации магнитного поля. Вертикальный градиент определялся как разность между наблюдениями на высоте 0 и 2 м.

Результатом проведенных работ является физико-геологическая модель золотоносной россыпи, характерная для исследуемой территории (рис. 1).

Рис. 1. Физико-геологическая модель золотоносной россыпи
Рыхлые образования: 1 — аллювиально-делювиальные суглинисто-глинистые отложения; 2 — пролювиальные суглинисто-глинистые отложения с включениями щебня; 3 — аллювиальные суглинисто-глинистые отложения с включениями галечников; 4 — аллювиальные валунногалечные отложения; 5 — глинистые отложения различного генезиса; 6 — делювиальноэлювиальные отложения с включениями щебня, обломков (образования кор выветривания).
Коренные породы: 7 — преимущественно известняки интенсивно трещиноватые; 8 — то же, трещиноватые и обводненные; 9 — известняки относительно монолитные; 10 — зоны с концентрированной сульфидной минерализацией; 11 — то же, с рассеянной минерализацией; 12 — участки интенсивного окварцевания; 13 — разрывные нарушения, выделенные достоверно; 14 — то же, предположительно; 15 — магнетитовые (а) и золотоносные (б) струи россыпи; 16 — магнитные объекты; 17 — скважины и их номера; 18 — пункты геофизических наблюдений и их номера.
Расчетные геофизические параметры: 19 — электросопротивление в Омм; 20 — поляризуемость в %; 21 — намагниченность в n*10-3 А/м.

Литологическое расчленение рыхлых отложений выполнено как по электросопротивлению (основной параметр), так и поляризуемости. В общем виде комплекс нелитифицированных образований представлен тремя горизонтами.

Первый, приповерхностный слой мощностью до первых метров представлен делювиально-аллювиальными суглинисто-глинистыми отложениями. Для него характерны низкие электросопротивления (ρ = 30–50 Омм) и поляризуемость (η = 0,1–0,2 %). На высоких, крутых бортах долин тонкодисперсные образования замещены делювиально-пролювиальными суглинками с существенной долей щебня и обломков. Вследствие этого их сопротивление повышено до 100–300 Омм при минимальной поляризуемости (η = 0,1 %). Следующий ниже по разрезу слой толщиной до 5–20 м сложен аллювиальными суглинисто-глинистыми образованиями со значительной долей галечников. Выделен он по повышенным сопротивлениям (ρ = 30–50 Омм) при низких показателях поляризуемости (η = 0,1–0,2 %). Эпизодически в толще галечников отмечаются высокоомные включения со средними размерами 5х20 м. Это — аллювиальные валунно-галечники. Их сопротивления достигают 100–200 и более Омм, а поляризуемость крайне невыдержанна (η = 0,1–1,0 %). Низы рыхлого разреза сформированы делювиально-элювиальными суглинисто-глинистыми отложениями с включениями щебня, обломков, отнесенными к образованиям кор выветривания. Они отличаются аномально низкими сопротивлениями (ρ = 10–40 Омм) и повышенной поляризуемостью (η = 0,2–0,6 %). В центральных частях долин мощность подобных пород максимальна, а на бортах существенно снижена.

Рис. 2. Обобщённый геоэлектрический разрез Рыхлые образования:
1 — аллювиально-делювиальные суглинисто-глинистые отложения; 2 — пролювиальные суглинисто-глинистые отложения с включениями щебня; 3 — аллюви альные суглинисто-глинистые отложения с включениями галечников; 4 — аллювиальные валунногалечные отложения; 5 — глинистые отложения различного генезиса; 6 — делювиальноэлювиальные отложения с включениями щебня, обломков (образования кор выветривания).
Коренные породы: 7 — преимущественно известняки интенсивно трещиноватые; 8 — то же, трещиноватые и обводненные; 9 — известняки относительно монолитные; 10 — зоны с концентрированной сульфидной минерализацией; 11 — то же, с рассеянной минерализацией; 12 — участки интенсивного окварцевания; 13 — разрывные нарушения, выделенные достоверно; 14 — то же, предположительно; 15 — магнетитовые (а) и золотоносные (б) струи россыпи; 16 — магнитные объекты; 17 — скважины и их номера; 18 — пункты геофизических наблюдений и их номера.
Расчетные геофизические параметры: 19 — электросопротивление в Омм; 20 — поляризуемость в %; 21 — намагниченность в n*10-3 А/м.

В пределах рыхлой толщи выделяются ограниченные по размерам (5х20 м) локальные аномалии с повышенной поляризуемостью (η = 0,6–1,0 %). Природа их связывается с зонами концентрированной глинизации. На высоких бортах изредка встречаются локальные низкоомные аномалии небольших размеров (в среднем 5х10 м) разнообразной формы. Расположены они в относительно высокоомных горизонтах. Обусловлены данные образования карстовыми объектами в карбонатной толще. По электрическим свойствам они близки к отложениям кор выветривания (ρ = 20–40 Омм, η = 0,1–0,6 %).

Коренные породы, сложенные преимущественно известняками, характеризуются высокими электросопротивлениями и низкой поляризуемостью. Представлены они двумя геоэлектрическими горизонтами. Верхний — с меньшими сопротивлениями (ρ = 75– 500 Омм) отождествлен с трещиноватыми и обводненными коренными породами. С глубиной сопротивление быстро повышается, вследствие затухания трещиноватости. Поляризуемость этого горизонта — низкая (η = 0,1–0,2 %). Средняя толщина — 10–30 м. Низы разреза состоят из относительно монолитных известняков, на что указывают аномально высокие сопротивления (ρ = 1000–15000 Омм) и предельно низкая поляризуемость (η = 0,1–0,2 %). Сходными физическими свойствами обладают менее распространенные гранитоиды.

Разрывные нарушения подразделены на главные и второстепенные. Первые — контролируются субвертикальными линейно-вытянутыми зонами пониженного сопротивления и соответственно сопровождаются зонами дробления. По поляризуемости они никак не проявлены. Второстепенные разрывы обособлены по «незакономерному» изменению положения крупных геоэлектрических неоднородностей и контактам блоков с различными электрическими свойствами. В кровле коренного основания долин главные разрывы сопровождаются выраженными врезами и карстовыми образованиями.

Собственно, золотоносная россыпь контролируется магнетитовой струей. Концентрация россыпного магнетита относительно невысока (5–20 нТл). При неглубоком залегании (2–5 м) россыпной магнетит фиксируется аномалиями магнитного поля как на высоте 2 м, так и на поверхности земли (0 м). В последнем случае интенсивность максимумов существенно выше. При погружении магнетитовой струи на глубину 5-10 и более метров разновысотные аномалии идентичны при общем снижении их амплитуд до первых единиц нТл. При достижении глубины залегания в 10–20 м магнетитовая россыпь в магнитном поле не проявляется. Намагниченность объекта достигает (15-20) х10-3 А/м. Естественно, что пространственное положение россыпного магнетита и золота, вследствие различной миграционной способности, хотя и близко, но не идентично. Согласно ранее проведенным работам между количеством магнетита и вертикальными запасами золота существует сложная, но тесная и устойчивая связь, позволяющая произвести промышленную оценку россыпи. Другой закономерностью является приуроченность к россыпи объектов субпластовой формы со средней величиной поляризуемости (η = 0,4–1,0 %). Природа их обусловлена как локализацией россыпного магнетита, так и концентрированной глинизацией в пределах «песков». Последнее согласуется с представлениями о строении продуктивного горизонта, где скелет аллювия (доминирующая составляющая) заполнен тонкодисперсной фракцией. Предполагается, что между поляризуемостью россыпных объектов и запасами золота также может быть установлена количественная связь. Наконец, косвенным поисковым фактором служит наличие локального вреза («кармана») в кровле коренного основания. Он проявляется как ограниченный по размерам объект низкого сопротивления специфической формы.

Таким образом, золотоносная россыпь контролируется низкоамплитудным магнитным максимумом и аномалией вертикального градиента магнитного поля, поляризующимся объектом со средней интенсивностью, локальным повышением сопротивления в низкоомной толще и геоморфологической ловушкой.

Возможности рассматриваемого комплекса методов демонстрируются по результатам площадных работ, выполненных на одном из участков, расположенном в верховьях р. Тинсук (бассейн р. Егорьевка).

Обобщенный геоэлектрический разрез (рис. 2) представлен пятью геоэлектрическими горизонтами (сверху вниз): суглинисто-глинистыми образованиями делювиально-аллювиального генезиса мощностью до 5 м, аллювиальными суглинисто-глинистыми породами с существенными включениями галечников толщиной до 15 м, делювиальноэлювиальными суглинисто-глинистыми отложениями с включениями щебня и обломков (коры выветривания) мощностью 10–15 м, трещиноватыми и обводненными известняками (10–15 м) и теми же относительно монолитными породами. Россыпь контролируется поляризующимся пластообразным объектом средней интенсивности (0,8–1,5 %), пространственно совмещенным с зоной повышенных сопротивлений в пределах низкоомного разреза (до 500 Омм на фоне 50 Омм) и слабо интенсивными магнитными телами (0,015 А/м).

На правом борту выделен субвертикальный интенсивно поляризующийся объект (до 2–4 %) с высокими сопротивлением (до 10000 Омм) и намагниченностью (0,09 А/м). Это золоторудная зона, представленная скоплением сульфидов (пирротин, пирит) с интенсивным окварцеванием. Мощность зоны вкрест простирания 20 м, падение — юго-западное под крутым углом.

Здесь же, выше по разрезу, обособлено аномально низкоомное тело (менее 50 Омм) с минимальной поляризуемостью на фоне высокоомных известняков (4000 Омм). Природа его связывается с корами выветривания (карстом), развитыми на сульфидном субстрате. Объект размером 20х30 м может представлять поисковый интерес.

Обобщая полученные материалы по поисковой площади была построена сводная геолого-геофизическая модель золотоносной россыпи (рис. 3).

Строение коренного основания долины характеризуется как сложное с ассиметричными бортами и выраженной линейной депрессией в центре. Переуглубление представлено тремя конформны ми «бороздами», контролирующими россыпную золотоносность и приуроченными к разрывным нарушениям в жестком основании.

На юге выделена рудная зона — основной источник питания россыпи. Она представлена совмещенными участками локализации сульфидов (поляризующийся объект), интенсивного окварцевания (аномально высокоомное образование) и концентрированной пирротинизации (магнитное тело повышенной намагниченности). Размеры зоны составляют 420х20 м при субмеридиональном простирании. Падение под углами 55–75° в направлении на запад. По падению рудный объект прослежен на 100 м без признаков выклинивания. Верхняя кромка расположена на глубине около 5 м (уровень кровли коренного основания), что свидетельствует об активной эрозии золотоносного тела.

Правый борт подвержен интенсивному карстообразованию. Размеры карстовых полостей, заполненных преимущественно тонкодисперсной фракцией с включениями щебня, разнообразны и изменяются от 7 до 22 м в поперечнике. Форма близка к изометричной. Вертикальная мощность карстовых отложений варьирует от 1–5 до 10–20 м. Глубина залегания дезинтегрированных пород — от первых метров до 10 м.

Рис. 3. Результаты площадных геофизических работ
1 — пункты геофизических наблюдений с указанием номеров профилей и пикетов; 2 — карстовые образования; 3 — зона интенсивной сульфидизации эродированная (коренной источник россыпи); 4 — эрозионные врезы в коренном основании; 5 — магнетитовые струи россыпи и их номера по магниторазведочным данным; 6 — россыпи (а — известная струя россыпи, б — предполагаемая); 7 — рекомендуемые скважины и их номера с указанием глубины бурения; 8 — гидросеть.

Мощность рыхлых пород изменяется от 1–2 м в бортах долины до 18–22 м — в припойменной части. По магниторазведочным данным в пределах зоны высоких мощностей нелитифицированных отложений выделены 3 протяженные структуры локализации россыпного магнетита, приуроченные к подошве горизонта галечников. Они контролируют золотоносные струи россыпи (линейные среднеполяризующиеся объекты).

Магнетитовые струи россыпи конформны при сопоставимых размерах. По данным 3D-инверсии их параметры составляют 2х45х550 м при глубине залегания верхней кромки 2–8 м. Их пространственное положение относительно предполагаемого коренного источника россыпи однозначно указывает на то, что они также, как и золото, берут начало из единой зоны сульфидной минерализации.

Магнетитовая струя II полностью совмещена с ранее выявленной на участке золотоносной россыпью со средним содержанием 0,8 г/м3. Струи I и III практически не затронуты буровым опробованием прошлых лет. Структура III видится наиболее перспективной для выявления золотоносного объекта из-за приуроченности к выраженной геоморфологической ловушке (вреза в кровле коренных пород). Магнетитовая струя I представляется менее перспективной из-за отсутствия контрастного эрозионного вреза в жестком основании долины.

Последующая отработка исследуемой россыпи показало высокую эффективность прогнозных оценок. Таким образом, данный комплекс методов и физико-геологическая модель рекомендуются для широкого внедрения в практику геологоразведочных работ при изучении россыпных месторождений.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (53)/сентябрь 2021 г.