Территория Советского Союза огромна. Мм являемся обладателями несметного количества природных богатств. Минеральное сырье щедрой рукой раскидано по всем областям и районам нашей страны. Но для того, чтобы найти и учесть нужное минеральное сырье, необходимо вести специальные геолого-разведочные работы.
Все полезные ископаемые находится в определенных горных породах. Поэтому всякая геолого-разведочная работа опирается на геологическую карту. Карта эта показывает распространение горных пород на поверхности земли и условия их залегания.
Однако коренные горные породы в редких случаях бывают хорошо обнажены. Обыкновенно они сверху прикрыты наносами различной мощности. Поэтому при геологической съемке ищут обнажения коренных пород на крутых склонах гор, по берегам рек и оврагов. Вся исследуемая местность разбивается на маршруты, передвигаясь по которым, геолог осматривает обнажения коренных пород, изучает их и наносит на топографическую карту. На этой карте рельеф изображен в горизонталях. Получив несколько точек обнажения, геолог представляет себе, как идет данная порода, скрытая различными наносами. На карте эти наносы условно снимаются, и получается изображение геологического строения местности.
Так постепенно шаг за шагом изучается лицо земли на территории нашего Союза. Однако мы еще слабо изучили в геологическом отношении нашу страну. К началу первой пятилетки из общей площади территории Союза в 21,3 млн. кв. км было заснято всего немногим больше десятой части. Районы большого промышленного значения еще не обеспечены соответствующими геологическими картами. К началу второй пятилетки размер заснятой площади увеличился до одной четверти всей территории. По это, конечно, далеко еще недостаточно.
Геологическая съемка является своего рода исследовательским туризмом, при котором читаются отдельные страницы истории земли по пластам, выходящим на поверхность. Он увлекателен тем, что каждый участник вносит какую-то свою долю в дело геологического изучения Союза.
При геологических изысканиях геолог пользуется готовой топографической картой. Основные его рабочие инструменты — это горный компас и геологический молоток. Горный компас представляет собою сочетание обыкновенного компаса с градусной шкалой и клинометром, т. е. отвесом, по которому можно отсчитывать углы наклона пластов, если поставить компас вертикально па ребро.
При помощи горного компаса определяются основные условия залегания наклонных пластов горных пород: простирание и падение. Каждый выведенный из своего горизонтального положения пласт представляет собою наклонную плоскость. Положение этой плоскости в пространстве определяется двумя признаками: во-первых, линией пересечения пласта с горизонтальной плоскостью, и, во-вторых, его наклоном к горизонтальной плоскости в угловых градусах. Первый признак называется простиранием пласта, а второй — падением пласта.
Геологические изыскания ведутся не только по склонам гор или оврагов. Часто изыскательскую работу приходится вести и в открытом поле. Здесь делаются полевые определения пород, наблюдаются условия их залегания и собирается коллекция встреченных пород, которые затем детально изучаются. Все свои наблюдения геолог наносит на топографическую карту и записывает в полевую книжку.
*
Геологические исследования дают отправные точки для поисковой работы. Поиски ведутся не только для того, чтобы отыскать месторождение полезного ископаемого. Цель поисков еще и в том, чтобы оценить найденное месторождение и выяснить, заслуживает ли оно дальнейшей разведки. Не все месторождения полезных ископаемых годны для промышленного использования. Руды имеют сотни месторождений, но промышленными оказываются лишь немногие из них. На Алтае из 800 рудных месторождений — промышленных около 30, в Нерчинском районе Забайкалья из 540 рудных месторождении промышленных только около 15.
Месторождения большею частью обнаруживаются по признакам, показывающим выход полезного ископаемого на поверхность. Во многих случаях обращает на себя внимание окраска выходов полезных ископаемых или продуктов их выветривания. Медные руды дают зеленую окраску, железные и полиметаллические — рыжую, в виде ржавых пятен; уголь дает черную сажистую окраску выходов.
Полезное ископаемое можно найти также по его обломкам в долинах рек. При этом снесенные водой обломки сами указывают на коренной выход: чем более окатаны куски, тем дальше находится коренной выход; по мере же приближения к выходу месторождения куски полезного ископаемого, встречаются в большем количестве и все угловатее и крупнее.
Наконец, большое значение в поисковой работе имеют следы старинных разработок. На Алтае, в Казахстане и Средней Азии на очень многих месторождениях найдены следы старинных работ: старинные копи, орудия работ и т. п.
*
Предположим, что выход месторождения полезного ископаемого обнаружен. Теперь необходимо выяснить в общих чертах размер его и качество полезного ископаемого.
Прежде всего нужно внимательно исследовать поверхность. Все участки, на которых по каким-либо признакам можно ожидать залегания полезного ископаемого, расчищаются и осматриваются. Такие земляные работы обычно ограничиваются неглубокими расчистками, шурфами (колодцеобразными углублениями) и канавами.
Выяснив площадь выхода полезного ископаемого, т. е. его длину по простиранию и мощность (толщину жилы или пласта), а также условия залегания, можно до некоторой степени по аналогии с другими месторождениями судить о его протяжении в глубину и тем самым об его объеме.
Очень важно для правильной оценки месторождения определить качество полезного ископаемого, или, как говорят, опробовать его. Проба берется таким образом, чтобы качество полезного ископаемого, входящего в нее, соответствовало той массе ископаемого, из которого она берется. При опробовании твердых полезных ископаемых в почве проводится борозда (канавка) в направлении наибольшей изменчивости тела полезного ископаемого, в направлении мощности месторождения. Эта опробовательская борозда, шириною от 5 до 10 см и глубиною от 2 до 10 см, пробивается обычно специальной опробовательской киркой.
Количество отбитого материала зависит от полезного ископаемого, но обычно не должно быть меньше 2 кг с погонного метра борозды. Взятая проба затем посылается в химическую лабораторию для анализа, при котором определяются составные части полезного ископаемого. Объем взятой пробы всегда оказывается слишком велик для химического анализа, для которого требуется небольшое количество почвы. При взятии пробы учитывается, что чем больше взято материала, тем проба точнее. Поэтому берется, большее количество материала и затем взятый материал сокращается, т. е. от него берется только известная часть. Чтобы при этом сокращении получить правильную пробу, необходимо предварительно измельчить и хорошо перемешать взятый материал. Проба измельчается толчением в чугунной ступке. Когда величина зерен дойдет до 1 мм, их тщательно перемешивают и отдают на химический анализ.
 |
| Прораб добывает образцы полезных ископаемых в тайге Восточной Сибири. |
Теперь уже, зная качество полезного ископаемого и масштаб его запасов, можно точно определить его промышленную ценность.
*
Только что описанный способ поисков новых месторождений по наружным признакам не вполне удовлетворяет теперь геологов. В обжитых и изученных районах все эти признаки уже подмечены, но они не всегда говорят о промышленном значении месторождения. Иногда в каком-либо месте, где наружные признаки руды очень слабы, может все же находиться где-то глубоко большая рудная залежь. И, наоборот, нередко выход богатых руд на поверхность, после проведения дорого стоящих горных выработок и скважин, оказывается обманчивым: найденный пласт быстро иссякает. Наконец, встречаются рудные тела, не выходящие вовсе на поверхность, скрытые под наносами.
Для того чтобы ускорить и удешевить геологоразведочные работы, геологи начали пользоваться некоторыми физическими свойствами пород и руд. Большие успехи современной физики и точного приборостроения на много повысили технику разведки. Создалась совершенно новая наука — геологическая физика или сокращенно — геофизика.
Во-первых, была использована разница в электропроводности различных пород. Многие очень распространенные руды меди и свинца проводят электрический ток гораздо лучше, чем другие горные породы. Благодаря этому они могут быть обнаружены путем электроразведки даже в тех случаях, когда и вовсе не выходят на поверхность.
Различные руды обладают и различными магнитными свойствами. Магнитный железняк, например, оказывает действие на магнитную стрелку на значительном расстоянии. Это свойство использовано теперь для осуществления разведки с помощью чувствительных магнитных приборов.
Горные породы имеют различный удельный вес. Это тоже дает возможность определять месторождения полезных ископаемых. Сила тяжести не остается постоянной в двух даже довольно близких точках и испытывает ничтожные изменения в зависимости от того, легкие или тяжелые породы лежат на глубине. Таким образом увеличение или уменьшение силы тяжести дает указание на состав земной коры.
Горные породы показывают также разницу в своих упругих свойствах, от которых зависит скорость распространении искусственных сотрясений. По скорости распространения этих сотрясений также можно судить о строении земной коры.
Наконец, легко обнаруживается особыми приборами присутствие радиоактивных минералов, содержащих радий.
Все эти свойства могут быть обнаружены без проведения предварительных геолого-разведочных выработок. Геофизики быстро и сравнительно дешево обследуют большую площадь и указывают отдельные места, где они наблюдали «аномалию», т. с. более сильное проявление физического свойства, присущего ожидаемому полезному ископаемому. Геофизические методы разведок дают только предварительные указания. Они не дают указания на присутствие или отсутствие руды в данном участке, а обнаруживают только более повышенное проявление каких-либо физических свойств. Это проявление физических свойств должно быть расшифровано путем геологического толкования наблюдений и проверено геолого-разведочными выработками. Таким образом геофизические методы являются вспомогательными при выборе площадей для разведки.
*
Разберем более подробно один из самых распространенных методов геофизической разведки, известный под названием метода эквипотенциальных линий.
Если пропускать электрический ток через землю исследуемого участка и изучать с поверхности его распределение в земле, то можно судить о наличии или отсутствии хорошо проводящего тела, т. е. рудного тела.
Для этого укладывают на земле параллельно друг другу два медных голых провода. Оба провода заземляют, забивая металлические шпильки. Длина проводов колеблется от 500 до 1000 м. Расстояние между ними делается тоже, примерно, от 500 до 1000 м. в зависимости от условий. К концам этих проводов подводится переменный ток от маломощного генератора. Так как земля проводит ток, то получается электрическая цепь: генератор, один провод, земля, другой провод и обратно в генератор. Ток, попадая, скажем, в левый провод, сходит на всем его протяжении в землю, проходит по ней и попадает во второй провод. Сопротивление проводов по сравнению с землей весьма мало. Поэтому можно считать, что провода на всем своем протяжении имеют одинаковый потенциал, а падение потенциала приходится исключительно на часть цепи, представленную землей.
Если ток будет идти по пунктирным линиям от провода aa к проводу bb, то на каждой линии будет происходить падение потенциала. Соединив точки одинакового потенциала, получим линии равного потенциала, или, как говорят, эквипотенциальные линии. Эти эквипотенциальные линии характеризуют распределение тока в землю.
Теперь берут так называемую искательную цепь, состоящую из двух металлических стержней с рукояткам из изолирующего материала («щупы») и телефона, включенного между ними на гибком проводе. Одни человек втыкает свой щуп в землю, в какой-либо точке между проводами, а второй уходит на всю длину соединительного шнура и, втыкая свой щуп в разных местах, отыскивает точку, где нет звука. Очевидно, что и в этом случае две точки находятся на линии равного потенциала, так как телефон показывает, что между ними нет тока. В этой точке забивается кол. Затем первый наблюдатель переходит на найденную точку, а второй уходит дальше вперед и отыскивает третью точку, не дающую звука. Когда найдено достаточное количество точек, то по забитым колышкам определяют направление эквипотенциальных линий и судят о присутствии руды.
Если на исследуемом участке будет находиться тело с более высокой проводимостью, то ход эквипотенциальных линий изменится.
Получится «аномалия», вызываемая проводящим телом, которая состоит в том, что эквипотенциальные линии над проводником образуют раздув и как бы обходят его.
Получив такую аномалию, нельзя однако утверждать, что найдена именно руда. Тело с более высокой проводимостью может быть не только рудой, но и просто водой, проникшей в глубокую трещину. Полученная аномалия должна быть обязательно сверена с геологическими наблюдениями. Окончательное же суждение о ней можно иметь только после проведения геолого-разведочных выработок (буровых скважин или шурфов).
*
Поисковые работы должны установить наличие того или иного месторождения, требующего дальнейшей разведки. Поэтому вслед за поисками начинается предварительная разведка. Цель этой разведки — определить масштаб месторождений. Под масштабом месторождения понимается соответствие его запасов тем требованиям, которые предъявляет плановое народное хозяйство к данному полезному ископаемому в конкретных условиях данного района и данного времени. Например, небольшое месторождение молибдена с запасом в несколько десятков тонн металла будет иметь большое значение, а такое же месторождение железных руд не будет иметь промышленного значения.
 |
| Лагерь геологов в тайге Во все стороны нашей страны разъехались экспедиции геологов, работающих от Камчатки до Кара-Кумов. |
Предварительная разведка должна дать достаточный материал к тому, чтобы установить тип, характер и объем производства, которое может базироваться на запасах полезного ископаемого данного месторождения. Дли того чтобы получить эти данные, необходимо искусственно обнажить месторождение на поверхности. Тогда можно судить о его длине по простиранию и о его мощности. Затем надо пересечь рудное тело на глубине. При предварительной разведке поверхностная часть месторождения вскрывается шурфами или канавами, а пересечение на глубине осуществляется посредством проведения буровых скважин.
Узнать условия залегании, мощность и качество полезного ископаемого в недрах можно только проникнув в глубь земли.
Горные выработки — шахты и шурфы — дают исчерпывающее представление о найденном полезном ископаемом, но производится медленно и дорого стоят.
Современная техника располагает более быстрым и дешевым методом — бурением.
Бурение заключается а том, что в глубь земли проводят вертикальные и наклонные цилиндрические отверстия, очень малые но диаметру, но большие по протяженности.
Наиболее распространенным является колонковое вращательное бурение. Применяется оно и твердых и крепких породах. При этом бурении на дне скважины вращением пустотелого бурового наконечника в крепкой горной породе выбуривается кольцо. В середине кольца остается столбик породы — колонка или керн.
Получаемый при бурении керн даст возможность судить о качестве проходимых по скважине пород и их мощности.
 |
| Разведочные буровые на Апшероне. |
Пустотелый инструмент, выбуривающий породу, называется коронкой. В коронку вставляются алмазы или твердые сплавы. У нас в Союзе весьма распространена буровая коронка с вставленными шестиугольными призмочками сверхтвердого советского сплава, известного под названием «победита» (состав его: вольфрам — 84%, углерод — 6%, железо — 1%, кобальт — 9%). «Победит» не сплавляется. а изготовляется керамическим способом. Порошкообразный вольфрам смешивается с таким же углем и кобальтом, прессуется под очень большим давлением и нагревается в индукционной электрической печи до весьма высокой температуры, при которой образуются твердые и прочные карбиды.
Победит обрабатывает самую твердую закаленную сталь. Он имеет твердость 9,8 и в очень многих случаях заменяет черные алмазы-карбонаты, имеющие твердость 10.
Кроме алмазов и твердых сплавов в буровых коронках применяется еще чугунная дробь. Дробь в коронке не закрепляется. Дробовая коронка приводится во вращение и действует на дробь с некоторым давлением. Дробь катается по дну скважины и раздавливает породу, но раздавливается при этом и сама.
*
Процесс бурения заключается в следующем. Буровой станок приводится во вращательное движение двигателем. Это вращение передается пустотелым трубам-штангам, а от них рабочему наконечнику на дне скважины — коронке. Для того, чтобы очищать скважину от истертой породы и охлаждать буровой наконечник, в скважину подается насосом вода под давлением. Вниз к забою вода идет внутри полых штанг. Обратно же она выходит по кольцу между стенками скважины и наружными стенками штанг.
Поднимаясь, вода увлекает и выносит на поверхность буровую муть. Сама же порода, выпиленная в виде столбика — керна, поднимается по колонковой трубе на поверхность.
Для спусков и подъемов буровых инструментов над местом бурения устраиваются специальные треноги или вышки.
При разведке на воду и неглубоком бурении в мягких и рыхлых породах применяется ручное ударновращательное канатное бурение. Здесь специальное долото бьет породу и разрыхляет ее в забое.
Разрыхленная порода извлекается из скважины так называемой желонкой. Это — металлический полый цилиндр, нижний конец которого для удержания в нем буровой грязи снабжен стальным башмаком с клапаном.
Глубокие скважины проходятся механическим ударным бурением. В последнее время, в связи с развитием сталелитейной промышленности и получением сверхтвердых сплавов, механическое ударное бурение стало применяться и в крепких породах.
Например, на горе Магнитной ударным механическим станком «Армстронг» в очень крепких породах (скарнах и магнитной руде) проходит по 4 м за одну смену.
*
В некоторых случаях необходимо произвести более детальную разведку. Тогда, кроме буровых скважин, проходятся еще и горные выработки: вертикальные (шурфы и шахты) и горизонтальные (штольни, квершлаги и штреки). Если же почему-либо попадается месторождение, в котором пласты полезного ископаемого идут неправильно, извилисто, или же месторождение это с весьма нерапномерным содержанием породы, то бурение здесь неприменимо. В этом случае прибегают к взрывным работам.
Так идут разведка и добыча огромных богатств, таящихся в недрах нашей страны.
Комментариев нет:
Отправить комментарий