Опытные геофизические работы на шахте "Северная" Березовского рудника
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).