Как геологи находят месторождения полезных ископаемых

Прежде чем разрабатывать месторождения полезных ископаемых, их нужно найти, выявить, оценить. Это увлекательная, но не легкая задача. Недра нашей планеты таят огромные запасы полезных ископаемых. Часть из них залегает около поверхности Земли, другие же — на больших глубинах, под толщей «пустой» породы. Искать скрытые месторождения особенно трудно, даже опытный геолог может пройти над ними, ничего не заметив. И здесь на помощь приходит наука. Геолог, приступая к поискам, должен ясно представлять себе, что и где он будет искать. Наука теоретически обосновывает общее направление поисков месторождений: она указывает, в каких районах, среди каких горных пород и по каким признакам следует искать скопления ископаемых. При поисках месторождений в конкретном районе большую помощь геологу-поисковику оказывает геологическая карта. Ученые разработали различные прямые и косвенные методы поиска и разведки полезных ископаемых. О них и пойдет речь ниже.

Геологическая карта дает общие представления о геологическом строении того района, где ищут то или иное полезное ископаемое. Она составляется по материалам обследования обнажений, т. е. выходов коренных пород (например, в оврагах, ущельях и по горным склонам), а также опорных скважин, из которых получают образцы горных пород с глубины в десятки, сотни и даже тысячи метров.

На геологической карте показано, какие горные породы и какого возраста находятся в том или ином месте, в каком направлении они простираются и погружаются на глубину. На карте видно, что одни породы встречаются редко, а другие тянутся на десятки и сотни километров. Например, на карте указано, что в центральной части Главного Кавказского хребта залегают граниты. Много гранитов и на Урале, и в Тянь-Шане. О чем это говорит геологу-разведчику? Мы уже знаем, что в самих гранитах и в изверженных породах, похожих на граниты, можно встретить месторождения слюды, горного хрусталя, свинца, цинка, олова, вольфрама, золота, серебра, мышьяка, сурьмы и ртути. А в темноокрашенных изверженных породах — дунитах и перидотитах — могут концентрироваться хром, никель, платина, асбест. Совсем другие полезные ископаемые связаны с осадочными горными породами разного происхождения и возраста.

Геологические карты разных масштабов составлены на всю территорию Советского Союза. Кроме районов распространения различных горных пород на них выделяют складки, трещины и другие участки, в которых могут залегать руды, а также места находок рудных минералов. По этим данным намечают рудные районы и более крупные площади — металлогенические провинции, в которых установлены признаки определенных руд и могут быть найдены их месторождения. Кроме основных карт составляют специальные прогнозные геологические карты. На них наносят все, даже самые мелкие находки полезных ископаемых, а также различные косвенные данные, которые могут подсказать места скопления рудных богатств.

Анализируя прогнозную карту, геологи намечают наиболее перспективные для поисков руд районы, в которые направляются экспедиции. Геологическая карта — верный и надежный помощник геолога-поисковика. С геологической картой в руках он уверенно идет по маршруту, потому что знает, где можно встретить не только интересующие его породы, но и полезные ископаемые. Вот, например, как геологическая карта помогла в поисках алмазных месторождений в Сибири. Геологам было известно, что в Якутии встречаются такие же изверженные горные породы, как и алмазоносные породы Южной Африки — кимберлиты. Разведчики недр сделали вывод, что и в Якутии можно найти алмазы. Но где искать крохотные алмазы в непроходимой тайге? Задача казалась фантастической. И тут на помощь пришла геологическая карта. По ней установили, в каких районах тайги находятся породы, в которых или возле которых могут быть найдены алмазы. Геологи настойчиво искали алмазы в этих районах — и наконец, нашли их. Полезные ископаемые трудно искать не только в тайге, нелегки их поиски и в степи, где видны лишь ковыль да распаханная целина. А что под ними? Кто знает? Так выглядит степь и в Западном Казахстане, в районе г. Актюбинска. Теперь геологам известно, что здесь под степными землями залегает огромный массив ультраосновных пород. По редким балкам и логам, немногочисленным естественным обнажениям они выяснили, где находятся дуниты — разновидности ультраосновных пород, в которых обычно залегают месторождения хромитовых руд, установили и нанесли на карту границы и форму их массивов.

По карте геолог определяет, в каком месте вероятнее всего находится руда. Но и с картой в руках геологу-поисковику бывает трудно искать месторождения, если они полностью закрыты почвенным слоем, скрыты под таежной чащобой или толщей вод. Кроме того, далеко не в каждом обнаруженном массиве известняков залегают свинцово-цинковые руды или в ультраосновных породах — хромиты. На помощь приходят поисковые признаки, накопленные многими поколениями разведчиков недр или установленные наукой.

источник

Месторождения полезных ископаемых. Геологическая карта и строение района, где ищут полезное ископаемое. Комплексный анализ химических соединений. Геологические методы поисков в тайге Восточной Сибири. Геохимические и биогеохимические методы поисков.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как ищут месторождения полезных ископаемых

Месторождения полезных ископаемых.

Прежде чем разрабатывать месторождения полезных ископаемых, их нужно найти, выявить, оценить. Это увлекательная, но не легкая задача. Недра нашей планеты таят огромные запасы полезных ископаемых. Часть из них залегает около поверхности Земли, другие же — на больших глубинах, под толщей «пустой» породы. Искать скрытые месторождения особенно трудно, даже опытный геолог может пройти над ними, ничего не заметив. И здесь на помощь приходит наука. Геолог, приступая к поискам, должен ясно представлять себе, что и где он будет искать. Наука теоретически обосновывает общее направление поисков месторождений: она указывает, в каких районах, среди каких горных пород и по каким признакам следует искать скопления ископаемых. При поисках месторождений в конкретном районе большую помощь геологу-поисковику оказывает геологическая карта. Ученые разработали различные прямые и косвенные методы поиска и разведки полезных ископаемых. О них и пойдет речь ниже.

Геологическая карта дает общие представления о геологическом строении того района, где ищут то или иное полезное ископаемое. Она составляется по материалам обследования обнажений, т. е. выходов коренных пород (например, в оврагах, ущельях и по горным склонам), а также опорных скважин, из которых получают образцы горных пород с глубины в десятки, сотни и даже тысячи метров.

На геологической карте показано, какие горные породы и какого возраста находятся в том или ином месте, в каком направлении они простираются и погружаются на глубину. На карте видно, что одни породы встречаются редко, а другие тянутся на десятки и сотни километров. Например, на карте указано, что в центральной части Главного Кавказского хребта залегают граниты. Много гранитов и на Урале, и в Тянь-Шане. О чем это говорит геологу-разведчику? Мы уже знаем, что в самих гранитах и в изверженных породах, похожих на граниты, можно встретить месторождения слюды, горного хрусталя, свинца, цинка, олова, вольфрама, золота, серебра, мышьяка, сурьмы и ртути. А в темноокрашенных изверженных породах — дунитах и перидотитах — могут концентрироваться хром, никель, платина, асбест. Совсем другие полезные ископаемые связаны с осадочными горными породами разного происхождения и возраста.

Геологические карты разных масштабов составлены на всю территорию Советского Союза. Кроме районов распространения различных горных пород на них выделяют складки, трещины и другие участки, в которых могут залегать руды, а также места находок рудных минералов. По этим данным намечают рудные районы и более крупные площади — металлогенические провинции, в которых установлены признаки определенных руд и могут быть найдены их месторождения. Кроме основных карт составляют специальные прогнозные геологические карты. На них наносят все, даже самые мелкие находки полезных ископаемых, а также различные косвенные данные, которые могут подсказать места скопления рудных богатств.

Анализируя прогнозную карту, геологи намечают наиболее перспективные для поисков руд районы, в которые направляются экспедиции. Геологическая карта — верный и надежный помощник геолога-поисковика. С геологической картой в руках он уверенно идет по маршруту, потому что знает, где можно встретить не только интересующие его породы, но и полезные ископаемые. Вот, например, как геологическая карта помогла в поисках алмазных месторождений в Сибири. Геологам было известно, что в Якутии встречаются такие же изверженные горные породы, как и алмазоносные породы Южной Африки — кимберлиты. Разведчики недр сделали вывод, что и в Якутии можно найти алмазы. Но где искать крохотные алмазы в непроходимой тайге? Задача казалась фантастической. И тут на помощь пришла геологическая карта. По ней установили, в каких районах тайги находятся породы, в которых или возле которых могут быть найдены алмазы. Геологи настойчиво искали алмазы в этих районах — и наконец, нашли их. Полезные ископаемые трудно искать не только в тайге, нелегки их поиски и в степи, где видны лишь ковыль да распаханная целина. А что под ними? Кто знает? Так выглядит степь и в Западном Казахстане, в районе г. Актюбинска. Теперь геологам известно, что здесь под степными землями залегает огромный массив ультраосновных пород. По редким балкам и логам, немногочисленным естественным обнажениям они выяснили, где находятся дуниты — разновидности ультраосновных пород, в которых обычно залегают месторождения хромитовых руд, установили и нанесли на карту границы и форму их массивов.

По карте геолог определяет, в каком месте вероятнее всего находится руда. Но и с картой в руках геологу-поисковику бывает трудно искать месторождения, если они полностью закрыты почвенным слоем, скрыты под таежной чащобой или толщей вод. Кроме того, далеко не в каждом обнаруженном массиве известняков залегают свинцово-цинковые руды или в ультраосновных породах — хромиты. На помощь приходят поисковые признаки, накопленные многими поколениями разведчиков недр или установленные наукой.

Отправляясь на поиск, геолог обращает внимание на все: на формы рельефа, на характер растительности, на изменение цвета почвы и на многое другое. Он должен хорошо знать признаки, помогающие отыскивать конкретное полезное ископаемое, которое, судя по геологической карте, должно быть в данном районе. Иногда одни минералы помогают найти месторождения других, более ценных, как это было в Якутии, где алмазы искали по сопутствующим им ярко-красным пиропам или гранатам. В районах многих рудных месторождений нередко изменяется окраска горных пород под воздействием горячих минерализованных растворов, которые циркулируют по трещинам в земной коре. Эти растворы одни минералы растворяют, а другие отлагают, и цвет породы изменяется. Многие рудные тела при выветривании также изменяют свои обычные серые, коричневые и другие малоприметные окраски. Так, сернистые руды железа, меди, свинца, цинка, мышьяка становятся ярко-желтого, красного, зеленого, синего цвета. Нередко химические соединения различных элементов приобретают один и тот же цвет. Поэтому для точного определения минерала геологи прибегают к химическому анализу. Например, найден кусок рыхлой породы, в которой виден какой-то красный порошок. Что это — минерал ртути, киноварь или окисленное железо? Они могут быть похожи по цвету. Определяя на глаз, можно ошибиться; правильный ответ дает химический анализ.

Поисковик знает, как важны даже незначительные находки рудных минералов. Ведь они указывают на возможную близость месторождений и могут подсказать, где нужно тщательнее проводить поиск. С особым вниманием поисковик относится к древним выработкам, в которых наши предки несколько столетий назад добывали руду. Здесь на глубине, куда они не могли проникнуть, или поблизости от старых штолен можно встретить новые месторождения руд. О местах их залегания порой говорят старые названия поселений, речек, логов, гор. В Средней Азии, например, в названия многих гор, логов и перевалов входит слово «кан», что значит руда. Бывали случаи, когда геологи в таких местах начинали поиски руд и находили их.

В поисках месторождений помогают даже животные. Первые якутские алмазы «помогла» найти лиса. Роя нору, она выбрасывала вместе с землей мелкие камешки. Среди них и оказался ярко-красный пироп, который образуется и залегает вместе с алмазом. Поэтому в местах, закрытых слоем почвы, геологи внимательно осматривают камешки, которые выбрасывают из своих нор суслики, лисы и другие животные. Выявлять поисковые признаки помогают различные геологические либо применяемые все в больших масштабах специальные геохимические и геофизические методы. Они основаны на изучении магнитных свойств горных пород, скорости прохождения сейсмических волн, электропроводности и других физических свойств, а также на знании структур, в которых скапливаются полезные ископаемые. Геофизические поисковые работы проводятся с помощью сложных приборов. На практике обычно сочетают все методы поисков, изменяя эти сочетания для различных пород и полезных ископаемых, а также в зависимости от географических условий района поисков.

Геологические методы поисков.

Представьте себе, что геологи ведут поиск в глухой, дремучей тайге Восточной Сибири. Здесь горные породы закрыты почвенным слоем и густой растительностью. Но дождь, снег, ветер и солнце постоянно и неутомимо разрушают горные породы, даже такие крепкие, как гранит. Вместе с горными породами разрушаются и залегающие в них руды. Кусочки руды сносятся в реку и перемещаются по ее дну на большие расстояния. Поэтому геолог при поисках руд просматривает камешки, которые лежат в русле или на берегу горной речки. Если он находит рудные обломки, то идет вверх по руслу реки — туда, откуда они принесены. Если эти обломки уже не встречаются в русле речки, то геолог продолжает маршрут по ее притокам, выясняя, в каком из них есть кусочки руды. Наконец, и в русле притока рудные обломки уже не попадаются. Значит, дальше надо искать на склонах гор, поднимающихся над руслом речки, на участке, где найдены последние рудные обломки.

Так по обломкам руды, встречающимся в руслах рек и ее притоках, геолог находит месторождение; этот метод поисков называют обломочно-речным. Он применяется в том случае, когда в русле речки и на склонах гор попадаются обломки в виде более или менее крупных кусочков. Если же зернышки руды, перемещаясь в русле речек, истираются и становятся не больше булавочной головки, то геолог использует шлиховой метод. Он берет пробу рыхлой породы из русла речки и в похожем на маленькое корыто лотке промывает ее водой до тех пор, пока все легкие минералы не будут смыты и на дне останутся только крупинки самых тяжелых минералов. Среди них могут быть золото, платина, минералы олова, вольфрама и других элементов. Такая работа называется промывкой шлихов.

Продвигаясь вверх по руслу речки и промывая шлихи, геолог постепенно приближается к месторождению полезных ископаемых. Оно иногда выходит на поверхность на небольшой площади, окруженной кустарниками и другой растительностью, и его можно не заметить. Однако рассеянные на большом расстоянии рудные обломки помогают геологу найти руду. По территории северных стран, таких, как Канада, Швеция, Норвегия, Финляндия, а также некоторых районов Советского Союза в ледниковый период с севера на юг передвигались большие массы льдов — ледники. Они надробили и переместили много обломков горных пород, окутали их и отложили на всем пути своего движения. В обломках этих пород — валунах — находят и включения руд, но искать месторождения по валунам нелегко.

Кто ездил поездом от Ленинграда до Мурманска и далее на запад, до самой границы, тот видел, что на всем пути разбросано огромное количество окатанных валунов. Все их осматривать невозможно, да нет и смысла. Но попутно обращать внимание на них следует. Может быть, в одном из валунов блеснет ярко-желтое зернышко золота или засверкают антрацитовым блеском минералы хрома, титана или других минералов. Геологи изучают пути движения древних, давно растаявших ледников, идут туда, откуда перемещались валуны с рудой, и находят рудные месторождения. Так, в Карелии геологи обнаружили серноколчеданные и молибденовое месторождения.

Тысячелетия бьются волны морского прибоя о каменные берега, разрушая их. Куски пород перетираются до мельчайших частичек и уносятся в море, а если в породе находятся крепкие тяжелые руды, то они дробятся, но оседают у берега и, накапливаясь, образуют месторождения. В морских россыпях могут быть минералы хрома, титана, олова, циркония и др. Иногда встречаются алмазные россыпи. Алмаз — самый твердый минерал, он мало истирается и разрушается в зоне прибоя. Чтобы обнаружить россыпь, геологи берут в прибрежной зоне через определенные расстояния пробы грунта. После лабораторных исследований они выясняют, в каких пробах есть ценные минералы и сколько их. Методы поисков, о которых здесь было рассказано, можно применять, если руда химически устойчива, имеет значительную прочность или если она заключена в кусках крепких пород. А что делать, если минералы мягкие и, как только попадают в бурную горную речку, сразу же растираются в порошок? Таких, например, длинных путешествий, какие проделывает золото, не выдерживают минералы меди, свинца, цинка, ртути, сурьмы. Они не только превращаются в порошок, но и частично окисляются и растворяются в воде. Понятно, что геологу тут поможет не шлиховой, а другой метод.

Геохимические и биогеохимические методы поисков.

После дождей и таяния снега часть воды проникает в глубь Земли. Если на своем пути вода проходит по трещинам рудного тела, она частично растворяет химические соединения меди, цинка, никеля, молибдена и других металлов, нередко вынося их на поверхность. Если сделать химический анализ такой воды, можно определить присутствие в ней тех или иных металлов и их концентрацию. Высокая концентрация вещества в растворе может означать, что источник находится вблизи месторождения полезного ископаемого.

Геохимический метод поиска помогает и в тех случаях, когда, кажется, что найти месторождение невозможно. Представьте себе безводные равнины Казахстана, где на поверхности нет никаких признаков руды. Здесь геологи проходят параллельными маршрутами и берут через 50, 100 или 200 м куски пород. Набирают образцов очень много и затем делают их химический анализ. Состав образцов определяют также более быстрым, но менее точным методом спектрального анализа, при этом исследуемый минерал растирают в порошок и сжигают в пламени вольтовой дуги особого прибора — спектрографа. Свет от пламени вольтовой дуги проходит через стеклянную призму и разлагается, образуя спектр. Далее световые лучи попадают на стеклянную пластинку и фотографируются на ней. В зависимости от того, в каком месте и какой ширины на пластинке получаются линии спектра, определяют, какие химические элементы и сколько их находится в исследуемой пробе. Так узнают, в каком месте в породах содержится больше металлов.

Геохимический метод поможет и в том случае, когда на глаз и даже в микроскоп рудные частицы не видны. Содержатся они в породе в очень малых количествах — обычно в тысячных долях процента. Ученые установили, что вокруг рудных месторождений в горных породах рассеяно рудное вещество, количество которого уменьшается по мере удаления от месторождений. Такое распределение рудного вещества вокруг месторождения называется ореолом рассеяния. Допустим, с помощью анализов удалось установить, что в породах всюду содержится 0,001% металла, а на одном каком-то участке его 0,002%. Естественно, руду нужно искать на участке с повышенным содержанием металла.

От глубоко залегающих месторождений угля, нефти и природных газов по трещинам к поверхности Земли поднимаются углеводородные газовые соединения, которые накапливаются в почвенном слое. Газы образуются и над месторождениями некоторых металлов. Например, над ртутными минералами концентрируются ртутные газы, а над урановыми рудами — газ радон. Месторождения как бы дышат, и следы их дыхания — газы — собираются в почве. Геологи специальными приборами откачивают воздух из почв и производят анализ пробы, определяя, есть ли здесь газы, каковы их состав и концентрация. Затем геологи наносят на карту места, где взяты пробы, содержание в них газов и выясняют, на какой территории в почвенном слое содержится газ. Это метод газовой съемки.

Корни многих трав и особенно корни деревьев глубоко проникают в почву, откуда высасывают воду. Растения впитывают воду вместе с растворенными в ней минеральными веществами. Поэтому геологи собирают травы, листья, кору деревьев, высушивают собранный материал, а потом сжигают его. Получается зола, в которой содержатся минеральные вещества. С помощью химических или других анализов узнают, какие вещества содержатся в золе и сколько их. Когда сделают все анализы (а их нужно очень много!), то выяснится, в каких местах растения получают с водой больше минеральных веществ и где под слоем почвы нужно искать руду.

Кроме того, некоторые растения предпочитают почву с определенными химическими элементами. Так, на Алтае и в Казахстане встречается растение качим патреца. Оказывается, оно растет на почвах, обогащенных медью. Для обогащенных цинком почв характерны растения «цинковые» фиалки. Два вида астрагала (травы и кустарники из семейства бобовых) и один вид лебеды растут на почвах, содержащих уран. И наоборот, определенные виды растений над месторождениями не растут, хотя в этом районе они и распространены. Например, в дубравах Заволжья над месторождениями серы нет деревьев. В Трансваале (Южная Африка) над платиноносными перидотитами растительность вообще отсутствует или встречаются только малорослые, как говорят ботаники, угнетенные, формы. Растения, по которым можно судить о повышенной концентрации каких-то веществ, называют индикаторами. Их изучением занимается индикационная геоботаника.

Геофизические методы поисков.

Кажется, что физика и геология довольно далекие друг от друга науки. Но если бы геологам не помогала физика, то не были бы открыты многие месторождения железа, нефти, меди и других полезных ископаемых. Молодая наука — геофизика — изучает физические свойства Земли и физические процессы, происходящие в ней. С помощью геофизических приборов невидимое становится видимым. Например, сердце человека нельзя увидеть простым глазом, а с помощью рентгеновского аппарата это сделать очень просто. Так же и в геологии: то, что под землей не увидит глаз, «увидят» сложные геофизические приборы. Эти приборы отмечают различие в магнитных, электрических и других свойствах горных пород и руд. Магнитометрический метод поисков. Вы знаете, что вокруг магнита всегда есть невидимое магнитное поле. Если стрелка компаса отклоняется от обычного положения, то можно предположить, что здесь в глубине Земли есть залежи железных руд, которые ее притягивают. И с какой бы стороны мы ни подходили с компасом, стрелка будет направляться на рудную залежь. Так же ведет себя и магнитная стрелка аэромагнитометра, установленного на самолете, пролетающем вблизи залежи.

Интересна история открытия магнитных железных руд в Казахстане летчиком М. Сургутановым. В один из рейсов он обнаружил, что компас перестал правильно показывать направление: магнитная стрелка начала «плясать». Сургутанов предположил, что это связано с магнитной аномалией. В следующие рейсы, пролетая над районом аномалии, он отмечал на карте места максимальных отклонений стрелки компаса. О своих наблюдениях летчик сообщил в местное геологическое управление, экспедиция которого заложила скважины и вскрыла на глубине нескольких десятков метров мощную залежь железных руд — Соколовское месторождение. Затем была вскрыта вторая залежь — Сарбайская.

По отклонению магнитной стрелки от обычного положения были найдены крупнейшие запасы железных руд в районе Курска и некоторых других местах. Если руды немного или она залегает на большой глубине, то обычная магнитная стрелка ее не «почувствует»; в таких случаях применяют другие, более тонкие и сложные физические приборы. Но сильными магнитными свойствами обладают только железные руды. Многочисленные полезные ископаемые немагнитны, и для их поисков метод магниторазведки непригоден.

Гравиметрический метод поисков. Этот метод получил название от латинского слова «гравитас» — тяжесть. Гравиметрия — наука, изучающая изменение ускорения силы тяжести в различных точках Земли. Сила тяготения действует на Земле всюду, но величина ее неодинакова. Чем тяжелее предмет, тем сильнее он к себе притягивает. В глубине Земли и в горах находятся породы и руды, которые сильно различаются по своей плотности. Например, кусок свинцовой руды в полтора-два раза тяжелее, чем вес такого же по объему куска гранита или мрамора. Следовательно, руда притягивает к себе сильнее, чем залегающая рядом с ней порода. А соль или гипс имеют значительно меньшую плотность, поэтому над залежами солей величина силы притяжения будет меньше. Можно искать месторождения по изменению величины силы притяжения. Для этого создан специальный прибор, который определяет силу тяготения. Его называют гравитационным вариометром. Он состоит из коромысла, подвешенного на тонкой кварцевой нити. На концах коромысла находятся два шарика — один закрепляется непосредственно на одном конце коромысла, а другой — на длинной нити. Когда прибор находится вблизи тяжелой массы, например рудной залежи, то шарик, подвешенный на нити, притягивается к залежи, поворачивает коромысло, а вместе с ним и кварцевую нить, на которой подвешено коромысло. Зная, в каком направлении и насколько повернется коромысло, можно определить, в каком месте находится залежь и велика ли она.

Следует заметить, что подобным путем измеряется не абсолютная величина ускорения силы тяжести, а только относительная — выясняется, насколько изменяются показания гравитационного вариометра в двух соседних пунктах. Перемещая прибор по поверхности земли и производя измерения в различных участках, можно с достаточной точностью определить положение и форму рудной залежи. Подземные залежи тяжелых руд и горных пород, обладающих повышенной плотностью, могут быть найдены и с помощью специального, очень чувствительного маятника, который вблизи тяжелых масс начинает качаться быстрее. Гравитационные вариометры, идею устройства которых предложил 200 лет назад М. В. Ломоносов, в наше время широко применяются при поисках руд. Гравиметрическим способом открыто уже много рудных залежей.

А что делать, если полезные ископаемые не тяжелее горных пород или руды так мало, что ее не может обнаружить гравитационный вариометр, и если руда немагнитная? Тогда геологи ищут месторождения с помощью электрического тока. Электрометрический метод поисков. Многие руды хорошо проводят электричество. Это их свойство используется при поисках месторождений. Там, где по соображениям геологов на глубине находится рудное тело, проводят разведку электрическим током. Для этого в землю забивают два железных кола, расположенных один от другого на расстоянии 30-50 м. От них идут провода к измерительному прибору. Электрический ток течет от батареи к одному из кольев, далее проходит через землю и доходит до другого колышка, а от него по проводу возвращается к прибору. Из физики мы знаем, что чем больше сопротивление вещества, тем меньше сила тока. Проводя исследования в разных местах и отмечая показания прибора, можно определить, что на одном из участков сила тока меньше, следовательно, здесь залегают граниты, мраморы, глины, пески, т. е. породы с большим сопротивлением, а на другом участке сила тока оказалась большей, поэтому возможно, что ток прошел через руду, сопротивление которой меньше. В этих местах можно вести поиски руды.

Если грунтовые воды с растворенными в них слабыми кислотами соприкасаются с рудой, то возникают естественные электрические токи. Измеряя силу этих токов в горных породах, окружающих рудную залежь, определяют положение залежи. Но есть руды, которые не проводят электричество, не обладают и магнитными свойствами. Как искать эти руды? И в этом случае геофизики помогают геологам. Сейсмометрический метод поисков. Солнечные лучи просвечивают воду насквозь. А можно ли «просветить» насквозь землю и получить отражение от пород, находящихся на различных глубинах? Оказывается, можно с помощью искусственных землетрясений. Этот способ основан на том, что сейсмические волны с разной скоростью проходят через породы различной плотности.

От места взрыва сейсмические волны идут через горные породы вглубь до тех пор, пока не встретят более плотные породы иного состава, при этом часть волн, преломившись, пойдет дальше вглубь, а часть отразится от границы этих пород и придет на поверхность земли. Возвратившиеся волны улавливаются приборами — сейсмографами. Геофизики определяют, сколько времени шли эти волны, а затем вычисляют, на какой глубине и от пород какой плотности они отразились. Позже на поверхность возвращаются волны, отразившиеся от более глубоких слоев. Определяют и глубину их проникновения. Так получают сейсмограмму — запись показаний сейсмографов. По ней узнают, на какой глубине залегают какие породы и лежат они горизонтально или образуют складки.

Сейсмометрический метод — практически основной метод поисковой геофизики. С его помощью открыты почти все новые месторождения нефти и некоторые месторождения других полезных ископаемых.

Радиометрический метод поисков. Для поисков радиоактивных руд применяют особый метод, потому что у этих руд есть присущие только им свойства: они постоянно излучают очень активные гамма-лучи. Ученые создали сложные приборы — радиометры, которые «чувствуют» удары этих частиц и дают о них сигналы: на приборах зажигаются лампочки, отклоняется стрелка или раздается звуковой сигнал.

Радиоактивные элементы, такие, как радий, торий, калий, могут присутствовать в рассеянном состоянии в некоторых породах, содержащих руду. Геологи с помощью приборов выявляют площади с повышенной радиоактивностью и места, где она не наблюдается; эти данные наносят на карту и определяют местоположение различных радиоактивных пород. Геологи, пролетая на самолете над районами поисков, с помощью приборов определили участки повышенной радиоактивности и находящиеся вместе с ними оловорудные месторождения.

В районах, где геологи-поисковики обнаружили существенные признаки полезных ископаемых, проводят поисково-разведочные работы. Сеть маршрутов сгущается, роют канавы, закладываются шурфы и другие разведочные горные выработки. Если поисково-разведочные работы подтвердили наличие в районе больших скоплений полезных ископаемых, начинается следующий этап работы — разведка. Поиски и разведка тесно связаны между собой, и один вид работ является по существу продолжением и дополнением другого.

Разведка необходима, чтобы выяснить, достаточно ли велики залежи полезного ископаемого для организации добычи. Нужно установить форму и размеры рудных тел, содержание в них полезных ископаемых и на какой глубине залегает то или иное рудное тело. Разведочные работы позволяют получить в большом количестве образцы руд или пробы из различных частей рудного тела. По ним геолог определяет, из каких полезных ископаемых состоит руда, имеются ли нежелательные примеси. Зная объем рудной залежи и содержание в ней металла, выявленного путем химического анализа, определяют запасы месторождений. Разведочные работы начинаются с составления подробной геологической карты месторождения. Затем проводятся горные работы и бурение разведочных скважин.

Если рудные тела находятся вблизи поверхности и закрыты лишь почвенным слоем, то роют на определенном расстоянии одна от другой канавы глубиной 1-2 м, но если рудная залежь закрыта наносами, мощность которых 5-10 и более метров, то копают похожие на колодцы шурфы. Стенки их укрепляют деревянными брусьями и досками, чтобы рыхлые породы не завалили выработку и людей. Шурфы располагаются в строгом порядке на определенном расстоянии один от другого, таким образом, чтобы все рудное тело было вскрыто.

Если рудные скопления расположены в горном хребте или в горе с крутыми склонами, то месторождение вскрывают горизонтальной горной выработкой — штольней (похожей на тоннель), которая проходит внутрь горы со стороны ее крутого склона до тех пор, пока не пересечет рудное тело. Затем из штольни через равные промежутки в рудном теле поперек его от одного конца до другого пробиваются другие выработки. В результате все месторождение оказывается пересеченным насквозь сетью подземных горных выработок. Благодаря этому выясняется форма рудного тела. В равнинной местности рудные тела могут залегать на глубине 100-200 и более метров. В этих случаях для добычи полезных ископаемых пробивают шахты. В них для спуска людей и подъема руды устраивают специальные лифты — клети. В шахтах на разных уровнях через определенные расстояния пробивают горизонтальные горные выработки в сторону рудного тела. От них, как и от штолен, примерно через равные промежутки проходят мелкие выработки, пересекающие насквозь рудное тело.

Для разведки рудных залежей широко применяется бурение скважин. Производится оно специальной трубой с алмазной коронкой, которая, вращаясь, высверливает твердую породу. В трубе остается столбик породы — керн. По нему узнают, какие породы залегают в глубине и где расположено рудное тело. Бурение колонковой трубой обычно производится на глубины в сотни, а иногда свыше 1000 м. При разведке нефтяных залежей приходится иногда бурить скважины глубиной свыше 3 км.

С помощью бурения можно быстро разведать рудную залежь. Но не всегда бывает достаточно тонкого рудного столбика (керна), чтобы уверенно судить о распространении и качестве руды. Горные работы дают значительно более полные сведения о месторождении. Часто скважины бурят возле известных месторождений, чтобы найти новые рудные тела. Как правило, на одном участке группируются несколько рудных тел. Не напрасно еще древние рудокопы говорили: «Ищи руду возле руды», т. е. новое рудное тело ищи возле уже найденного.

источник

Полезные ископаемые залегают в самых различных районах Земли. Большинство ме­сторождений меди, свинца, цинка, ртути, сурь­мы, никеля, золота, платины, драгоценных камней встречается в горных районах, иногда на высоте больше 2 тыс. м.

На равнинах находятся месторождения уг­ля, нефти, различных солей, а также железа, марганца, алюминия.

Месторождения руд разрабатывали еще в глубокой древности. В то время руду добы­вали железными клиньями, лопатами и кай­лами, а выносили на себе или вытаскивали в бадьях примитивными воротками, как воду из колодца. Это был очень тяжелый труд. В не­которых местах древние рудокопы сделали огромные по тем временам работы. В крепких скалах они вырубили большие пещеры или глубокие, похожие на колодцы выработки. В Средней Азии до сих пор сохранилась выби­тая в известняках пещера высотой 15, шириной 30 и длиной более 40 м. А недавно обнаружили узкую, как нора, выработку, уходящую вглубь на 60 м.

Современные рудники — крупные, обычно подземные, предприятия в виде глубоких ко­лодцев — шахт, с подземными ходами, напоми­нающими коридоры. По ним движутся элек­тропоезда, подвозящие руду к специальным

лифтам — клетям. Отсюда руду поднимают на поверхность.

Если руда залегает на небольшой глубине, то роют огромные котлованы — карьеры. В них работают экскаваторы и другие машины. До­бытую руду увозят самосвалы и электропоезда. За один день 10—15 человек, работая на таких машинах, могут добывать столько руды, сколь­ко раньше не смогли бы выработать кайлой и лопатой 100 человек за год работы.

Количество добываемой руды ежегодно воз­растает. Металлов нужно все больше и больше. И не случайно появилась тревога: не будут ли скоро выработаны полезные ископаемые и нечего будет добывать? Экономисты произвели даже подсчеты, результаты которых оказались неутешительными. Так, например, подсчитали, что при современной скорости выработки за­пасы известных никелевых месторождений во всем мире полностью будут исчерпаны за 20 — 25 лет, запасы олова — за 10—15 лет, свин­ца — за 15—20 лет. А потом начнется «метал­лический голод».

Действительно, многие месторождения бы­стро истощаются. Но это относится в основном к тем месторождениям, где руды выходили на поверхность Земли и давно уже разрабатыва­лись. Большинство таких месторождений на самом деле за несколько сотен лет горного промысла частично или полностью выработа­но. Однако Земля — богатейшая кладовая по-

лезных ископаемых, и рано говорить о том, что богатства ее недр исчерпаны. Немало есть еще месторождений и близ поверхности Земли, много их залегает и на большой глу­бине (200 и больше метров от поверхности). Геологи называют такие месторождения скры­тыми. Искать их очень трудно, и даже опытный геолог может пройти над ними, ничего не заме­тив. Но если раньше геолог, отправляясь на поиски месторождений, был вооружен лишь компасом и молотком, то теперь он пользуется сложнейшими машинами и приборами. Уче­ные разработали много различных способов поисков полезных ископаемых. Чем глубже спрятала природа запасы ценных руд, тем труднее их обнаружить, а следовательно, совер­шеннее должны быть способы их поисков.

С тех пор как человек начал выплавлять из руд металлы, много отважных рудознатцев побывали в труднопроходимой тайге, в степях и в неприступных горах. Здесь они искали и находили месторождения полезных ископае­мых. Но старинные рудознатцы хотя и обладали опытом поколений в поисках руд, но не имели достаточно знаний для научно обос­нованных действий, поэтому они часто искали вслепую, полагаясь «на чутье».

Нередко большие месторождения открывали люди, не связанные с геологией или горным делом,— охотники, рыбаки, крестьяне и даже дети. В середине XVIII в. крестьянин Ерофей Марков, разыскивая на Урале горный хрусталь, нашел белый кварц с блестящими зернышками золота. Позже здесь открыли месторождение золота, названное Березовским. Богатые за­лежи слюды в 40-х годах XVII в. в бассейне р. Ангары нашел посадский человек Алексей Жилин. Маленькая девочка открыла в Южной Африке крупнейшее в капиталистическом мире месторождение алмазов, а первый русский алмаз нашел на Урале в 1829 г. 14-летний крепостной мальчик Павлик Попов.

Большие скопления ценного камня — ма­лахита, из которого делают различные укра­шения, были найдены впервые на Урале кре­стьянами при рытье колодца.

Месторождение красивых ярко-зеленых дра­гоценных камней — изумрудов открыл на Ура­ле в 1830 г. смолокур Максим Кожевников, когда выкорчевывал в лесу пни. Из этого месторождения за 20 лет разработок добыли 142 пуда изумрудов.

Одно из месторождений ртути (Никитовское на Украине) случайно открыл студент, увидевший в глинобитной стене дома ярко-красный минерал ртути — киноварь. В том месте, откуда возили материал для строитель­ства дома, оказалось большое месторождение киновари.

Развитию северных районов Европейской части СССР мешало отсутствие мощной энер­гетической базы. Каменный уголь, необходимый промышленным предприятиям и городам Се­вера, приходилось возить с юга страны за несколько тысяч километров или закупать в других странах.

Между тем в записках некоторых путешест­венников XIX в. указывалось о находках ка­менного угля где-то на севере России. Досто­верность этих сведений вызывала сомнения. Но вот в 1921 г. старый охотник прислал в Москву «образцы черных камней, которые жарко горят в костре». Эти горючие камни он собрал вместе с внуком в районе села Усть-Воркута. Каменный уголь оказался вы­сокого качества. Вскоре в Воркуту была послана экспедиция геологов, которая с по­мощью Попова открыла большое Воркутинское месторождение каменного угля. Впослед­ствии выяснилось, что это месторождение — наиболее важный участок Печорского угленос­ного бассейна, крупнейшего в Европейской части СССР.

В бассейне р. Воркуты вскоре вырос город шахтеров, к нему была проведена железная дорога. Теперь город Воркута стал центром угольной промышленности Европейского Севе­ра нашей страны. На базе воркутинских ка­менных углей развиваются металлургия и хи­мическая промышленность Севера и Северо-Запада СССР. Обеспечен углем речной и мор­ской флот. Так открытие охотника привело к созданию нового горнопромышленного цент­ра и разрешило энергетическую проблему для громадной области Советского Союза.

Не менее интересна история открытия маг­нитных железных руд летчиком М. Сургутановым. Он обслуживал совхозы и различные экспедиции в Кустанайской степи к востоку от Урала. На легком самолете Сургутанов возил людей и различные грузы. В один из рейсов летчик обнаружил, что компас перестал правильно показывать направление: магнит­ная стрелка начала «плясать». Сургутанов предположил, что это связано с магнитной

аномалией. Закончив рейс, он направился в библиотеку и выяснил, что подобные аномалии возникают в районах залегания мощных зале­жей магнитных железных руд. В следующие рейсы Сургутанов, пролетая над районом ано­малии, отмечал на карте места максимальных отклонений стрелки компаса. О своих наблю­дениях он сообщил в местное геологическое управление. Геологическая экспедиция, осна­щенная буровыми станками, заложила сква­жины и вскрыла на глубине нескольких десят­ков метров мощную залежь железных руд — Соколовское месторождение. Затем была вскры­та вторая залежь — Сарбайская. Запасы этих месторождений оцениваются в сотни миллионов тонн высококачественной магнитной железной руды. В настоящее время в этом районе создан один из крупнейших в стране горнообогати­тельных комбинатов с производительностью в несколько миллионов тонн железной руды в год. Рядом с комбинатом возник город горня­ков — Рудный. Заслуги летчика Сургутанова были высоко оценены: он был удостоен Ленин­ской премии.

В большинстве случаев поиски и открытие месторождений требуют серьезных геологиче­ских знаний и специальных вспомогательных работ, иногда весьма сложных и дорогостоящих. Однако в ряде случаев рудные тела выходят на поверхность по склонам гор, в обрывах речных долин, в руслах рек и т. п. Такие ме­сторождения могут быть открыты и неспе­циалистами.

За последние годы наши школьники прини­мают все более активное участие в изучении по­лезных ископаемых родного края. В каникулы учащиеся старших классов совершают турист­ские походы По родному краю. Они соби­рают образцы горных пород и минералов, описывают условия, в которых нашли их, и наносят на карту моста, где взяты об­разцы. По окончании похода с помощью квали­фицированного руководителя определяют прак­тическую ценность собранных горных пород и минералов. Если какие-либо из них пред­ставляют интерес для народного хозяйства, то на место находки отправляются специали­сты-геологи для проверки и оценки найденного месторождения. Так были найдены многочис­ленные месторождения строительных материа­лов, фосфоритов, каменного угля, торфа и других полезных ископаемых.

В помощь юным геологам и другим раз­ведчикам-любителям в СССР издана серия популярных книжек по геологии.

Таким образом, поиски месторождений до­ступны и посильны любому наблюдательному человеку, даже не имеющему специальных знаний. И чем шире круг людей, которые вклю­чаются в поиски, тем с большей уверенностью можно ожидать открытия новых месторожде­ний полезных ископаемых, нужных народному хозяйству СССР.

Однако рассчитывать только на случайные открытия поисковиков-любителей нельзя. В на­шей стране, с ее плановым хозяйством, искать надо наверняка. Это и делают геологи, знаю­щие, что, где и как искать.

НАУЧНО ОБОСНОВАННЫЕ ПОИСКИ

Прежде чем начинать поиски полезных ископаемых, необходимо знать условия, при которых образуются те или иные месторож­дения.

Большая группа месторождений образова­лась при участии внутренней энергии Земли в процессе проникновения в земную кору огненно-жидких расплавов — магм. Геологическая на­ука установила четкую зависимость между химическим составом внедрившейся магмы и составом рудных тел. Так, к изверженным породам черно-зеленого цвета (дунитам, перидо­титам и др.) приурочены месторождения пла­тины, хрома, алмазов, асбеста, никеля и др. Со светлыми, богатыми кварцем породами (гранитами, гранодиоритами) связаны место­рождения слюды, горного хрусталя, топаза и др.

Многие месторождения, особенно цветных и редких металлов, образовались из газов и водных растворов, отделявшихся при осты­вании на глубине магматических расплавов. Эти газы и растворы проникали в трещины земной коры и отлагали в них свой ценный груз в виде линзообразных тел или плитообразных жил. Большинство месторождений золота, воль­фрама, олова, ртути, сурьмы, висмута, молиб­дена и других металлов образовалось именно таким путем. Кроме того, установлено, в ка­ких горных породах осаждались из растворов определенные руды. Так, свинцово-цинковые руды чаще встречаются в известняках, а оловянно-вольфрамовые — в гранитоидах.

Очень широко распространены на Земле осадочные месторождения, образовавшиеся в прошедшие века в результате осаждения мине­рального вещества в водных бассейнах — океанах,

морях, озерах, реках. Таким путем сфор­мировались многие месторождения железа, мар­ганца, бокситов (алюминиевой руды), камен­ной и калийной солей, фосфоритов, мела, са­мородной серы (см. стр. 72—73).

В местах древних морских побережий, ла­гун, озер и болот, где в большом количестве накапливались растительные осадки, образова­лись месторождения торфа, бурого и каменного угля.

Рудные осадочные месторождения имеют форму пластов, параллельных слоям вмеща­ющих их осадочных горных пород.

Накопление различных видов полезных ис­копаемых происходило не непрерывно, а в опре­деленные периоды. Так, например, большая часть всех известных месторождений серы образова­лась в пермский и неогеновый периоды истории Земли. Массы фосфоритов в нашей стране отло­жились в кембрийский и меловой периоды, крупнейшие месторождения каменных углей Европейской части СССР — в каменноуголь­ный период.

Наконец, на поверхности Земли в резуль­тате процессов выветривания (см. стр. 107) могут возникнуть месторождения глин, каолина, си­ликатных никелевых руд, бокситов и др.

Геолог, отправляясь на поиски, должен знать, какими горными породами сложен рай­он поисков и какие месторождения скорее всего можно в нем встретить. Геологу должно быть известно, как залегают осадочные гор­ные породы: в какую сторону вытянуты пласты, как они наклонены, т. е. в каком на­правлении они погружаются в глубь Земли. Это особенно важно учитывать при поисках таких полезных ископаемых, которые отла­гались на дне моря или в морских заливах в виде пластов, параллельных пластам гор­ных пород. Так залегают, например, пластовые тела каменного угля, железа, марганца, бок­ситов, каменной соли и некоторых других полезных ископаемых.

Пласты осадочных горных пород могут ле­жать горизонтально или быть смятыми в склад­ки. В перегибах складок иногда образуются большие скопления руд. А если складки имеют форму крупных пологих куполов, то в них можно встретить месторождения нефти.

В осадочных породах геологи стараются найти окаменелые остатки животных и расти­тельных организмов, потому что по ним можно определить, в какую геологическую эпоху обра­зовались эти породы, что облегчит поиски полезных ископаемых. Помимо знания состава

горных пород и условий их залегания, надо знать поисковые признаки. Так, очень важно найти хотя бы немного рудных минералов. Они часто находятся возле месторождения и могут подсказать, где нужно более тщательно искать руду. Тонкие плитообразные тела (жи­лы), сложенные нерудными минералами — кварцем, кальцитом и др., нередко располага­ются возле месторождения руд. Иногда одни минералы помогают искать месторождения дру­гих, более ценных. Например, в Якутии алма­зы искали по сопутствующим им ярко-красным минералам — пиропам (разновидность граната). В местах залегания рудных месторождений часто бывает изменена окраска горных пород. Происходит это под воздействием на породы горячих минерализованных растворов, подни­мающихся из недр Земли. Эти растворы про­никают по трещинам и изменяют породы: одни минералы они растворяют, а другие от­лагают. Зоны измененных пород, образующихся вокруг рудных тел, часто имеют большую про-

Крепкие горные породы в виде гребней возвышаются среди разрушенных более мягких пород.

тяженность и хорошо видны издали. Например, отчетливо выделяются измененные оранжево-бурые граниты среди обычных розовых или серых. Многие рудные тела в результате вы­ветривания приобретают бросающиеся в гла­за расцветки. Классическим примером явля­ются сернистые руды железа, меди, свин­ца, цинка, мышьяка, которые при вы­ветривании приобретают ярко-желтые, крас­ные, зеленые и синие цвета.

Многое могут рассказать геологу-поисковику формы рельефа. Разные горные породы и по­лезные ископаемые имеют различную кре­пость. Кусок угля легко разбить, а кусок гра­нита — трудно. Одни породы от солнца, ветра и влаги быстро разрушаются, и кусочки их сносятся с гор вниз. Другие породы гораздо тверже и разрушаются медленнее, поэтому они возвышаются среди разрушенных пород в виде гребней. Их можно видеть издалека. Посмотри­те на фотографию на стр. 94, и вы увидите греб­ни крепких пород.

В природе есть руды, которые разрушаются быстрее горных пород и на их месте образу­ются углубления, похожие на канавы или ямы. Геолог проверяет такие места и ищет здесь

С особым вниманием относятся поисковики к древним выработкам. В них добывали ру­ду наши предки несколько столетий назад. Здесь на глубине, куда не могли проникнуть древние рудокопы, или поблизости от древних выработок может находиться месторождение руды

Иногда о местах залегания руды говорят старые названия поселений, речек, логов, гор. Так, в Средней Азии в названия многих гор, логов, перевалов входит слово «кан», что озна­чает руда. Оказывается, давным-давно здесь находили руду, и это слово вошло в название места. Геологи, узнав, что в районе есть лог или горы, в названии которых есть слово «кан», начинали искать руду и иногда находили ме­сторождения. В Хакассии есть гора Темир-Тау, что в переводе означает «железная гора». На­звали ее так из-за бурых натеков окисленной железной руды.

Железа в горе оказалось немного, но зато геологи нашли здесь более ценную руду — медную.

Когда геолог ведет поиски месторождений в каком-нибудь районе, то он обращает внима­ние и на водные источники: выясняет, не со­держатся ли в воде растворенные минеральные вещества. Зачастую даже небольшие источники

Такие канавы прорывают, чтобы определить, какие породы скрыты под слоем почвы и наносов.

могут рассказать о многом. Вот, например, в Тувинской АССР есть источник, к которому издалека приезжают больные. Вода этого ис­точника оказалась сильно минерализованной. Окружающая источник местность покрыта тем­но-бурыми ржавыми окислами железа. Зимой, когда вода источника замерзает, образуется лед бурого цвета. Геологи обнаружили, что здесь подземная вода проникает по трещинам в руды месторождения и выносит на поверхность растворенные химические соединения железа, меди и других элементов. Источник находится в труднодоступном горном районе, и геологи долгое время даже не знали о его существо­вании.

Мы вкратце рассмотрели, что надо знать и на что приходится обращать внимание гео­логам-поисковикам в маршруте. Из горных пород и руд геологи берут образцы, чтобы затем произвести их точное определение с помощью микроскопа и химического анализа.

ЗАЧЕМ НУЖНА ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА И КАК ЕЕ СОСТАВЛЯЮТ

На геологических картах показано, какие породы и какого возраста находятся в том или ином месте, в каком направлении они вытяги­ваются и погружаются на глубину. На карте видно, что одни породы встречаются редко, а другие тянутся на десятки и сотни километ­ров. Например, когда составили карту Кав­каза, то выяснилось, что почти вдоль всего горного хребта тянутся граниты. Много гра­нитов на Урале, в Тянь-Шане и других горных районах. О чем говорят геологу эти горные породы?

Мы уже знаем, что в самих гранитах и в изверженных породах, похожих на граниты, встречаются месторождения слюды, горного хрусталя, свинца, меди, цинка, олова, воль­фрама, золота, серебра, мышьяка, сурьмы, ртути, а в темноокрашенных изверженных по­родах — дунитах, габбро, перидотитах — концентрируются хром, никель, платина, асбест.

Зная, с какими горными породами связаны месторождения определенных полезных иско­паемых, можно обоснованно планировать их поиски. Геологи, составляющие геологическую карту, установили, что в Якутии находятся такие же изверженные горные породы, как и в Южной Африке. Разведчики недр сделали вывод, что в Якутии следует искать алмазные месторождения.

Составление геологической карты — большая и трудная работа. Она была выполнена в основном за годы Советской власти (см. стр. 96—97).

Чтобы составить геологическую карту всего Советского Союза, геологам пришлось много лет исследовать один район за другим. Гео­логические партии проходили по долинам рек и их притоков, по горным ущельям, взбирались на крутые склоны хребтов.

В зависимости от масштаба составляемой карты прокладываются маршруты. При составле­нии карты масштаба 1 : маршруты гео­логов проходят на расстоянии 2 км один от другого. В процессе геологической съемки геолог берет образцы горных пород и делает в специальной маршрутной тетради записи: от­мечает, какие породы встретил, в каком на­правлении они вытягиваются и в какую сторону погружаются, описывает встреченные складки, трещины, минералы, изменение

окраски пород. Таким образом, получается, как показано на рисунке, что геологи как бы раз­бивают исследуемый район на квадраты, обра­зующие сетку маршрутов.

Часто горные породы бывают закрыты гус­той травой, таежными дремучими лесами, бо­лотами или слоем почвы. В таких местах при­ходится раскапывать почву, вскрывая гор­ные породы. Если слой почвы, глины или песка мощный, то бурят скважины, пробивают по­хожие на колодцы шурфы или делают еще более глубокие горные выработки — шахты. Чтобы не закладывать шурфы, геолог может идти не по прямолинейным маршрутам, а по руслам речек и ручьев, в которых есть естест­венные обнажения горных пород или породы местами выступают из-под почвы. Все эти вы­ходы пород наносят на карту. И все же на гео­логической карте, составленной по маршрутам, которые расположены примерно через 2 км, показано не все: ведь маршруты находятся на далеком расстоянии один от другого.

Если нужно узнать подробнее, какие по­роды залегают в районе, то маршруты ведут ближе один от другого. На рисунке слева показаны маршруты, расположенные один от другого на расстоянии 1 км. В каждом таком маршруте геолог останавливается и берет образцы горных пород через 1 км. В результате составляется геологическая карта масштаба 1 : , т. е. более детальная. Когда собра­ли геологические карты всех районов и соеди­нили их, получилась одна большая геологиче­ская карта всей нашей страны. На этой карте

Во время геологической съемки исследуемый район разбивают условной сеткой, по которой геолог ведет свои маршруты.

видно, что, например, граниты и другие из­верженные породы находятся в горных хреб­тах Кавказа, Урала, Тянь-Шаня, Алтая, Во­сточной Сибири и других районов. Поэтому месторождения меди, свинца, цинка, молиб­дена, ртути и других ценных металлов нужно искать именно в этих районах.

К западу и востоку от Уральского хреб­та — на Русской равнине и в пределах Запад­но-Сибирской низменности — распространены осадочные породы и отложившиеся с ними полез­ные ископаемые: уголь, нефть, железо, бокси­ты и др.

В местах, где уже обнаружены полезные ископаемые, поиски ведутся еще тщательнее. Геологи ходят по линиям маршрутов, распо­ложенным на расстоянии 100, 50, 20 и 10 м один от другого. Эти поиски называются де­тальными.

На современных геологических картах мас­штабов 1 : , 1 :и более крупных нанесены все породы с указанием их геологи­ческого возраста, с данными о крупных тре­щинах (разломах в земной коре) и выходах руды на поверхность.

Геологическая карта — верный и надеж­ный помощник поисковика, без нее находить месторождения очень трудно. С геологической картой в руках геолог уверенно идет в маршрут, потому что знает, где и что нужно искать.

Ученые много думали о том, как облегчить и ускорить поиски руды, и разработали для этой цели различные методы исследования недр Земли.

ПРИРОДА ПОМОГАЕТ ИСКАТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Представьте себе, что геологи ведут поиски в глухой, дремучей тайге Восточной Сибири. Здесь горные породы закрыты почвенным слоем и густой растительностью. Лишь изредка среди травы возвышаются небольшие скалы гор­ных пород. Природа, кажется, сделала все, чтобы спрятать от человека свои богатства. Но, оказывается, кое в чем она просчиталась, и этим пользуются геологи.

Мы знаем, что дождь, снег, ветер и солнце постоянно и неутомимо разрушают горные породы, даже такие крепкие, как гранит. За сотни лет реки пропиливают в гранитах глу­бокие ущелья.

Разрушительные процессы приводят к то­му, что в горных породах появляются трещинки, кусочки пород отваливаются и скатываются вниз, некоторые обломки попадают в ручейки и выносятся водой в речки. А в них эти кусоч­ки перекатываются, округляются в гальку и передвигаются дальше, в более крупные реки. Вместе с горными породами разрушаются и залегающие в них руды. Кусочки руды сно­сятся в реку и перемещаются по дну ее на большие расстояния. Поэтому геолог при по­исках руд просматривает камешки, которые лежат на дне реки. Кроме того, он берет пробу рыхлой породы из русла речки и в похожем на корыто лотке промывает ее водой до тех пор, пока все легкие минералы будут смыты и на дне останутся только крупинки самых тяжелых минералов. Среди них могут быть золото, платина, минералы олова, вольфрама и других элементов. Такая работа называется промыв­кой шлихов. Продвигаясь вверх по течению реки и промывая шлихи, геолог в конце кон­цов определяет, откуда вынесены ценные ми­нералы, где находится месторождение руд.

Шлиховой метод поисков помогает находить полезные ископаемые, которые химически ус­тойчивы, имеют значительную прочность, не истираются, а сохраняются после длительного переноса и перекатывания в речках. А что делать, если минералы мягкие и, как только попадают в бурную горную речку, сразу же растираются в порошок? Таких, например, длинных путешествий, как проделывает зо­лото, не выдерживают минералы меди, свинца, цинка, ртути, сурьмы. Они не только превра­щаются в порошок, но и частично окисляются и растворяются в воде. Понятно, что геологу тут поможет не шлиховой, а другой способ поисков.

источник

Газ также может быть частично растворен в нефти или заполнять повышенную часть нефтяной залежи, образуя так называемую газовую шапку. Поэтому часто газ добывается вместе с нефтью, а нефть — с газом.

Поиском новых месторождений занимаются геологи и геофизики. В их распоряжении находятся технические и химические средства, которые помогают довольно точно определить места скопления углеводородов. Но единственный способ узнать наверняка — пробурить скважину.

Газ залегает в недрах Земли на глубине от тысячи метров до нескольких километров и находится в микроскопических пустотах. Поскольку газ залегает под давлением, гораздо большим, чем атмосферное, иногда он появляется на поверхности без посторонней помощи. Именно поэтому огонь, как бы вырывающийся из земли, еще до нашей эры становился предметом мистического и религиозного культа.

85% газовых и газоконденсатных залежей находятся в природных резервуарах из песчаных, песчано-алевритовых и алевритовых пород, часто прослоенных глиной. Остальные 15% заключены в карбонатных породах.

Газ и нефть зарождаются и накапливаются в осадочной оболочке Земли. В малых количествах эти углеводороды присутствуют в оболочке повсеместно, но крупные скопления встречаются реже. На Земле обнаружено около 600 осадочных бассейнов, для которых характерна нефтегазоносность. Но из той их части, которая на данный момент изучена, только 40% являются продуктивными.

Поисковые работы на нефть и газ начинаются с геологической съемки, по результатам которой составляются геологические карты, показывающее строение участков верхней части земной коры.

В ходе полевых работ геологи изучают пласты горных пород, выходящие на поверхность Земли, их состав, происхождение, возраст и формы залегания. На топографическую карту наносятся границы распространения этих пород, намечаются участки возможных месторождений полезных ископаемых. На этих участках ведутся последующие детальные поисковые и разведочные работы, затем дается первичная оценка полезных ископаемых. Для исследования недр применяются гравитационный, магнитный и сейсмический методы.

Гравиразведка основана на зависимости силы тяжести от плотности горных пород: породы, насыщенные нефтью или газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задача геофизиков — найти места с аномально низкой силой тяжести.

Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. Аэромагнитная съемка позволяет выявить антиклинали — природные геологические ловушки для мигрирующих углеводородов на глубине до 7 км.

Сейсморазведка определяет структуру залегания пород с помощью искусственно создаваемых упругих колебаний (сейсмических волн) при прохождении сквозь земную толщу. С точки зрения физики это те же звуковые волны, что и на поверхности, возникшие в результате возмущения среды и отразившиеся от какой-либо поверхности. Отраженные в виде эха сейсмические волны улавливаются сейсмоприемниками. Сейсморазведку применяют не только для поиска структур, которые могут содержать углеводороды, но и для выбора оптимального места бурения разведочных скважин. Часто для повышения надежности прогнозирования сейсмический метод сочетают с бурением.

Обычная двухмерная (2D) сейсморазведка постепенно заменяется более современной — трехмерной (3D), то есть ученые получают не плоское, а объемное изображение среза земной коры, где могут находиться полезные ископаемые. Началось и применение четырехмерной (4D) сейсморазведки — повторяющиеся во времени наблюдения трехмерной (3D) съемки позволяют лучше контролировать состояние разработки месторождения в реальном времени.

Существуют также геохимические методы поиска залежей углеводородов, основанные на изучении химического состава подземных вод и содержания в них растворенных газов и органических веществ — по мере приближения к залежи концентрация этих компонентов в водах возрастает.

Однако единственный способ достоверно выяснить, содержится ли в ловушке промышленное количество газа или нефти, — пробурить скважину. В среднем только каждый третий разбуренный объект оказывается месторождением.

Для увеличения запасов углеводородов Энергетической стратегией России на период до 2020 года предусмотрено развитие геологоразведочной деятельности с целью открытия новых месторождений.

Группа «Газпром» является крупнейшей мировой компанией по запасам природного газа — более 35 трлн куб. м. Достичь такого результата компании помогла эффективная политика в области восполнения углеводородных резервов. «Газпром» с 2005 года обеспечивает превышение роста запасов газа над уровнем добычи.

Одним из самых эффективных средств прироста запасов остается геологоразведка. В 2012 году поисково-разведочные работы позволили прирастить более 573 млрд куб. м природного газа, обеспечив его восполняемость на уровне 118%. «Газпром» продолжает работать над оптимизацией объемов и ростом эффективности геологоразведочных работ, чтобы гарантировать стабильный рост добычи в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Из газового конденсата можно сделать и топливо, и пластмассу.
Главное — стабилизировать его, убрав лишние примеси.

Газ сжимают, чтобы сократить его объем. Но КПГ как топливо еще и гораздо экологичнее нефти. И в России постепенно он должен нефть заменять.

источник