Опытные геофизические работы на шахте "Северная" Березовского рудника

Опытные геофизические работы на шахте "Северная" Березовского рудника.

Введение

Место проведения исследований относится к Березовскому золоторудному месторождению. Горные выработки проходят по дайкам плагиогранит-порфиров мощность 10-20м, располагающихся во вмещающей сланцевой толще. Дайки вкрест простирания секут субвертикальные кварцевые жилы мощностью от ед.см до 10-15см (максимум до 0.5м), к которым и приурочено основное золотосульфидное оруденение (Au - до 150 г/т, среднее по жилам 22 г/т). Кварцевые жилы сопровождаются оторочками зон березитизации, так же являющимися золотоносными (около 0,7 г/т).

Задача опытных работ ставилась в выделении геофизическими методами интервалов перспективных на оруденение (участки сгущения кварцевых жил, проявления березитизации, повышенной сульфидизации) и выбор оптимального комплекса методов исследования для данного месторождения. Работы проводились на участке штрека гор.462, г/бл. 117 и частично (радиометрия) на гор.505 и 512.

Сейсмоэлектрические измерения.

Прямой метод локализации кварцевых жил основан на сейсмоэлектрическом эффекте 1 рода (пьезоэлектрический метод), за счет очень высокого пьезомодуля кварца, по сравнению с другими минералами и горными породами. Наблюдения проводились с шагом 1м опытным макетом аппаратуры УРС-2 (Усилитель-Регистратор Сигналов) и заключались в одновременной регистрации сигналов сейсмического и электрического отклика, в диапазоне 100Гц - 16кГц, от ударного воздействия. В качестве датчика электрического поля выступала незаземленная симметричная антенна ( l =1.5м), сейсмоприемник - пьезопленочный акселерометр (К = 2 мВ·с2/м), удары производились небольшой кувалдой, в пределах 1м от установки. Спектральный состав пьезосигнала имел максимум распределения в районе 200 - 800 Гц, в ряде случаев наблюдались пики в диапазонах: 1.2 - 2.5кГц, 5 -6кГц, 8кГц. Спектр сейсмоакустического сигнала носил более низкочастотный характер и имел свои гармоники, в основном не совпадающие с пьезоэлектрическими. Обработка заключалась в энергетической RSM-нормировке электрического сигнала к сейсмическому, полученная величина и является пьезоэлектрическим параметром в данной точке. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно уверенной корреляции сейсмоэлектрики с положением кварцевых жил (см. рис.1 ).

Для более точного выделения жил необходимо уменьшить шаг наблюдений до 0.5м. Чтобы повысить информативность съемки следует повысить отношение сигнал/шум, это можно сделать двумя путями:

 использовать вместо электрической антенны заземленные электроды;

 увеличить мощность удара, например использовать строительный пистолет. При этом качество материала возрастает, но производительность съемки снижается.

Сейсмоакустические исследования.

В процессе сейсмоэлектрических замеров проводились и наблюдения за акустическими шумами (сейсмоакустической эмиссией). Амплитуда и спектральный состав шумов практически не изменялся ни во времени, ни в пространстве. При ударе над кварцевыми жилами замечено увеличение высокочастотных гармоник в спектре сигнала и своеобразный "звон" в районе 2,5 - 4кГц (иногда и выше): это может послужить дополнительным критерием в выделении рудных интервалов. Обработка спектра, с целью получения информации о глубинном строении по методике РАП (Резонансно-Акустическое Профилирование - авт. Зуйков И.В.) показала субвертикальные границы в разрезе, характерные для геологии объекта в целом, но без уверенной привязки к известным структурам.

Блуждающие токи

При сейсмоэлектрических измерениях замечена очень высокая интенсивность промышленных электромагнитных помех (блуждающие токи), которые сами могут служить источником информации о разрезе. Максимальной величиной обладают помехи на частотах: 170, 300, 500, 830 Гц; далее следуют, постепенно угасая, их кратные гармоники. Были проведены опытные измерения компонент электрического (Ex , Ey, Ez) и магнитного поля (Hr, Hz) помех. Выявлено, что наибольшей интенсивностью и информативностью обладает горизонтальная компонента электрического поля, перпендикулярная оси штрека - Ey (показана пунктирной линией на рис.2). Т.к. блуждающие токи меняют свою интенсивность во времени, необходима их нормировка. Возможные способы следующие:

 Одновременные наблюдения двумя установками (одна - для измерения вариаций на КП, другой для съемки по профилю).

 Импедансные измерения всех компонент поля одной установкой - более трудоемкий процесс и в съемке и в обработке.

 Спектральная обработка непрерывной съемки в движении, при 100% контроле: применима только для рекогносцировочных работ, ввиду сложностей с привязкой и корреляцией с разрезом.

Электроразведка ДЭМП

Электроразведочные работы методом Дипольного ЭлектроМагнитного Профилирования проводились аппаратурой ДЭМП-СЧ на частотах 20кГц и 160кГц, с шагом 1м. Разнос установки 10м, точка записи отнесена к приемнику. Для уточнения точки записи были проведены специальные измерения на одиночной жиле и частичные зондирования, которые в целом подтвердили наш выбор. Проведенные зондирования показали большие трудозатраты, при незначительности получаемой дополнительной информации, поэтому в дальнейшем использовалось только профилирование. Результаты электроразведочных работ представленные на рис.2 свидетельствуют, что данным методом можно выделять как кварцевые жилы, так и зоны березитизации, перспективные на золотосульфидное оруденение. Для получения большей детальности необходимо:

 снизить шаг наблюдений до 0.5м, разнос до 5м,

 использовать встречные системы наблюдений, для точной локализации аномалий,

 добавить еще одну измеряемую частоту, чтобы можно было воспользоваться дополнительно обработкой методом частотной дисперсии (на сульфиды),

 привлекать при интерпретации данные других геофизических методов.

Радиометрия

Процесс березитизации сопровождается привносом калия, поэтому для выделения березитов, генетически связанных с кварцевыми жилами, можно применять гамма-спектрометрию и радиометрию. На руднике с 1980г. успешно используется гамма-каротаж скважин (аппаратура СРП-68-03). Для изучения применимости радиометрических методов в условиях шахты, проводились измерения по стенкам штрека радиометром СРП-98 (со свинцовым экраном) и спектрометром РКП-306 ( исполнитель: инж.-геофизик Ибрагимов В.Г.), получены неплохие результаты.

Другие методы

Термометрия, проведенная дистанционным ИК-термометром (точность 0,1°С) корреляцию с геологией не показала.

Проведенная каппаметрия показала хорошее разделение по магнитной восприимчивости вмещающих сланцев и гранит-порфиров дайки. Наблюдается небольшая дифференциация и внутри дайки. Вместе с тем, выявлена повышенная магнитная восприимчивость бетона на участках торкретирования (покрытие бетонной коркой толщиной 2-4 см), что делает невозможным использование каппаметрии в этих зонах.

Выводы

Сейсмоэлектрический метод является прямым для обнаружения кварца, однако данные исследования показали что хорошо выделять кварцевые жилы позволяют и методы электроразведки.

Прямых геофизических методов на золото не существует, поэтому можно рассчитывать только на корреляцию геофизических параметров с кварцем и (или) сульфидами. Т.к. сульфидная минерализация локализуется непосредственно в жилах, то главная задача опять таки сводится к обнаружению и выявлению связей с кварцевыми жилами.

Выделение перспективных участков следует проводить в два этапа:

- рекогносцировочные работы (быстрый проход) - радиометрия и метод блуждающих токов (с нормировкой);

- детализация (ч/з 0,5м) - ДЭМП (многочастотный), сейсмоэлектрика, спектрометрия.

Дополнительным методом исследований может послужить метод ВП (при отсутствии сильных помех и наличии хорошего заземления).