Полезные ископаемые

В поисках месторождений твердых полезных ископаемых на шельфе, сходны с аналогичными работами, выполняемыми на суше, Тот же геологический прогноз предшествует началу поиска. Затем производят аэрофотосъемку, геофизические исследования, опробование, разведку. Исследования в зоне шельфа, так же как и на суше,— сложный и длительный процесс. Некоторые стадии геологоразведочных работ в морских условиях упрощаются, например геофизические, в связи с их применением с плавсредств. Для этих целей могут быть использованы маломерные суда с небольшой осадкой. Эти мобильные средства легко перемещаются из района в район, и препятствий на водной поверхности им практически нет. Относительно легко сохраняется постоянная скорость движения плавсредства — носителя геофизической аппаратуры. Благоприятным фактором является относительная дешевизна морского транспорта. На судне размещают необходимые источники переменного тока, достаточный запас провизии и питьевой воды для осуществления цикла исследований. Камеральную обработку полученных записей и замеров ведут на, берегу. Следует учесть, что некоторые геофизические методы дают больший эффект именно на воде.

Очевидно, что комплекс работ и применяемых при этом технических средств трудно выделить из общей программы исследований дна морей и океанов и окружающей водной среды, выполняемых с целью их хозяйственного использования. Так, среди прочих данных необходимы сведения климатического характера, о гидрометеорологическом режиме района, ледовитости, продолжительности сезона, рельефе дна, особенностях геологического строения прилегающей суши и т. д.

Геологическое прогнозирование осуществляют в тесной увязке с геологической ситуацией в прилегающих районах суши. Поисковые работы сводятся главным образом к отбору единичных проб донных отложений с плавсредств — судов небольшого водоизмещения, амфибий, понтонов. Изучение проб включает гранулометрический анализ, минералогические и химические исследования и т. п. По результатам опробования составляют карты-схемы и намечают выполнение буровых работ по определенной сетке с заданными интервалами. Глубину скважин выбирают в зависимости от предполагаемой мощности продуктивных отложений, а диаметр бурового става — от крупности и количества ценных включений. После подсчета запасов отбирают крупнотоннажные пробы для технологических исследований и выбора схемы обогащения. Способ отбора технологических проб согласуют с видом технических средств, предназначаемых для последующих добычных работ. По результатам бурения вычисляют мощность перекрывающих пород и продуктивного пласта, стратиграфию пород, содержание и крупность полезных компонентов. Одновременно производят замеры глубин. Каждую скважину наносят на план в координатных отметках, выделяют контуры подводной россыпи, ее параметры и составляют геологические карты и разрезы.

Опыт геологического изучения морских россыпей позволил включить в арсенал морских геологов ряд достаточно надежных методов и технических средств, и в первую очередь: аэрофотосъемку, спутниковые наблюдения, метод геоакустического зондирования, магнитометрию, радиометрию, некоторые технические средства опробования и бурения.

Применение различных методов и средств на поисковой стадии приносит огромный объем информации, которая может быть эффективно использована при условии тщательного целенаправленного осуществления подготовительных операций, точной привязки геофизических профилей, комплексности применения различных методов, но главным образом своевременности обработки полученных данных и правильной их интерпретации. В этой связи важнейшими элементами поисковой стадии являются автоматизация измерений, широкое применение вычислительной техники непосредственно в полевых условиях, т. е. на исследовательских судах. Современные принимающие и записывающие устройства позволяют одновременно замерять несколько параметров, включая показания магнитометра, гравиметра, звуколокатора, сейсмопрофилографа синхронно с указанием времени, с навигационными измерениями местонахождения и курса судна, скорости хода, а также с обработкой данных на береговой ЭЦВМ.

К числу непременных методов исследований подводной среды и дна следует отнести их непосредственное изучение человеком с помощью акваланга или легководолазного костюма и снаряжения. Под снаряжением следует понимать самые различные приспособления, такие, как пробники, устройства для связи с персоналом, обеспечивающим погружения, кинофотоаппараты, подводные транспортировщики аквалангистов.

Операции по спуску морского геолога на дно не должны быть систематическими: они сопряжены со значительными трудностями и опасностью для жизни человека. Однако трудно переоценить значение возможности увидеть и оценить обстановку на месте самим исследователем, в связи с чём работы аквалангистов на доступных глубинах — до 20 м получают все большее распространение. Спуски на глубины до 40 м требуют более сложного и ответственного обеспечения, в связи с чем меньше практикуются. Большие глубины доступны тренированному персоналу и достижение их осуществляется с применением специальной аппаратуры.

К более перспективным направлениям в исследованиях морского дна следует отнесли работы с применением подводных обитаемых аппаратов, а также робототехнических средств. Применение подводных аппаратов позволяет исследователю-подводнику находиться в непосредственной близости от изучаемого объекта продолжительное время и действовать на больших площадях. К настоящему времени можно считать, что имеются подводные аппараты, предназначенные для выполнения научно-исследовательских работ практически на любых глубинах морей и океанов. Другое дело, что чем больше глубина, тем сложнее по конструкции должен быть подводный аппарат. Вместе с тем важно, чтобы вес его не был слишком велик, иначе потребуется разработка специального судна-носителя.

Одним из первых ж удачных аппаратов для исследований морских глубин стало общеизвестное судно — «ныряющее блюдце» («Денива»), построенное два десятилетия назад по проекту французского исследователя Ж И. Кусто. Оно было оснащено исследовательской аппаратурой общим весом 80 кг и манипулятором поверхностных проб грунта и образцов горных пород. г За короткий период —менее четверти века — появился флот науки, вооруженный аппаратами всевозможных: типов, размеров и назначений. В настоящее время имеются подводные наблюдательные камеры — батисферы и гидростаты, опускаемые с борта научно-исследовательского корабля на кабеле-тросе.

Хорошие результаты получаются при комплексирова нии этих методов. Например, телевизионное изучение морского дна на малом ходу судна удобно сочетать с фотографированием отдельных, наиболее интересных объектов. Можно рекомендовать подводные телевизионные наблюдения с одновременной записью комментария на магнитофонную пленку и фиксацию наиболее характерных кадров с помощью фотосъемочной аппаратуры, к этому можно добавить отбор проб управляемым подводным манипулятором — эффективный и перспективный метод исследования морских глубин.

Опробование подводных месторождений производят при помощи дночерпателей, грунтовых трубок, драг-волокуш в виде сетчатых канатных или цепных тралов и т. п. На стадии разведочных работ широко применяют бурение.

Геологоразведочные работы, требующие применения тяжелых средств опробования, буровых станков, шурфо-проходчиков, в море более сложны (по сравнению с наземными). Применение для этих целей крупнотоннажных судов затруднено по экономическим соображениям и из-за малых глубин залегания россыпей. Малотоннажные же суда более подвержены частым и интенсивным волнениям, имеют ограниченный район плавания, малую остойчивость, небольшую грузоподъемность и соответственно, недостаточную для производства буровых работ энерговооруженность. В них малы помещения для размещения буровых бригад, палубы для установки аппаратуры и бурового оборудования. Малое судно нелегко удержать на точке бурения, особенно при проходке скважин длиной в несколько десятков метров.


Тип буровой установки выбирается в зависимости от характера выполняемых задач, характеристики пород, глубины моря, климатических условий, гидрометеорологического режима в районе работ и т. п. В общем случае буровое оборудование можно разделить на крупные группы в зависимости от условий применения и места размещения бурового станка: с плавсредств, со льда или со дна моря. Наиболее распространенная в настоящее время группа — технические средства, размещаемые на плавсредствах, т. е. на судах, понтонах, баржах, плотах. Она подразделяются на ударнозабивные с отбором керна, т. е. пробы грунта, из внутренней части буровой трубы Желонкой, вращательные, вибрационные, гидравлические и т. п.

Плавучее основание при подводном бурении раскрепляется 4—б якорями, за натяжением которых необходим постоянный контроль во избежание смещения станка относительно устья скважины и поломки бурового става. Производительность бурения с плавсредств в 3—4 раза ниже по сравнению с бурением на суше в результате частых остановок даже из-за незначительного волнения. Еще большие трудности возникают при бурении в районах с приливно-отливными течениями. Все эти недостатки вызывают необходимость изыскания более дешевых, мобильных и высокопроизводительных способов бурения и технических средств их осуществления.

Для обеспечения большой производительности опробования в последние годы начали применять гидравлические способы проходки скважин в песчано-глинистых отложениях дна водоемов. Это позволило увеличить диаметр образуемых скважин до 600—800 мм и более, что необходимо при опробовании россыпей, содержащих включения редких, рассеянных и драгоценных металлов и минералов, например золота и алмазов. Способ гидравлической проходки скважин в неустойчивых горных породах требует обсадки стенок скважин для предохранения их от преждевременного обрушения. С помощью такого способа осуществляется и крупнотоннажное технологическое опробование подводных месторождений с целью изучения вещественного состава и выбора схемы и оборудования для обогащения. Технологическое опробование — одна из важнейших стадий изучения россыпного месторождения.

Однако установки гидравлического типа при разведке россыпных месторождений золота, платины — металлов с большим удельным весом — находят ограниченное применение. К числу главных недостатков гидравлического способа опробования следует отнести небольшие скорости всасывания (например, при эрлифтном — в пределах 0,8—1,2 м/с).

При этом происходит избирательное извлечение горных пород и частиц небольшого удельного веса с потерей тяжелых и наиболее ценных частиц, что вызывает недостоверность исходных данных.

На результатах гидравлического опробования существенно сказываются погодные условия и гидродинамические факторы. Дело в том, что под воздействием ветра, волн или течений на заякоренное судно выполаживаются и могут оборваться шланго-кабельныё коммуникации, связывающие с ним внедрившийся в грунт пробоотборник. Чтобы избежать этого, приходится извлекать и поднимать последний на палубу. Все это тормозит процесс, и количество скважин, пробуренных на полную глубину, оказывается небольшим. При этом способе затруднено послойное опробование скважины или вовсе отсутствует стратифицированная колонка: выбуриваемый грунт разжижается водой и перемещается по трубам в виде пульпы. Следовательно, область применения пробоотборников подобного типа ограничена и они могут быть рекомендованы преимущественно для опробования месторождений песчано-гравийного состава.

Таким образом, в арсенале морских геологов имеется большое разнообразие методов и технических средств изучения морского дна, поиска и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. Однако Пестрота горнотехнических и гидродинамических условий подводных месторождений не позволяет пользоваться типовым комплексом оборудования. Некоторые методы и средства получили широкое признание и применение в практике морских геологоразведочных работ — это подводная звуколокация по выявлению глубин, некоторые геофизические способы определения параметров россыпи и конфигурации пласта, надёжные средства опробования в виде дночеркателей и грунтовых трубок и буровые станки, применяемые с плавсредств и со льда. Некоторые аппараты и механизме изготовлены в единичных экземплярах и находятся в стадии опытного применения. Так что в этой области предстоит сделать еще очень многое.


You have no rights to post comments

Контактная информация

О сайте

Наш сайт посвящен любым полезным ископаемым, а также описанию различной техники. Копирование материалов разрешено при указании обратной ссылки на сайт www.x-mineral.ru