Геофизика просветила геологоразведку: новые методы и примеры на форуме МАЙНЕКС Центральная Азия

Irina Dorokhova | Май 1, 2017 | Просмотров: 228

Докладчики сессии «Повышение отдачи от инвестиций в геологоразведку» рассказали о технологиях, которые используются в геологоразведке и могут при меньших затратах дать максимально возможное количество информации – главного продукта геологоразведочных работ.

Открыл сессию региональный менеджер по геологоразведке ТОО «Казцинк» Сергей Кожевников. «Месторождения не находятся, месторождения делаются. Это древняя народная мудрость, актуальная в наши дни, как никогда. Дело в том, что хорошо открываемые месторождения закончились, и их нужно делать», – начал он свою презентацию.

Кожевников«Делать» месторождения нужно на флангах, на глубине, там, где никто никогда не находил. Поэтому нужны новые площади, новые идеи, новые технологии, лучшие специалисты и время – от пяти до пятнадцати лет на подготовку месторождения к эксплуатации.

По словам докладчика, все месторождения, которые отрабатывает «Казцинк», были обнаружены в советское время, и почти все находятся на завершающей стадии разработки. Чтобы нарастить ресурсную базу, было создано подразделение «Казцинк – геологоразведка». Его бюджет на геологоразведку – $10-20 млн. Это один из крупнейших (если не самый большой) показатель по Казахстану.

Самые главные риски Казахстана – слабая доступность геологической информации и прав недропользования.

Зоны интереса «Казцинка» – вулканические массивные сульфиды в Восточном Казахстане, орогенное золото («Васильковское») и осадочные месторождения SEDEX-типа (Шаймерден и новый кластер в Центральном Казахстане).

В «Казцинке» выстроена система используемого ПО, которое позволяет собирать, обрабатывать и хранить огромные объемы данных, получаемых во время геологоразведки.

Для работы с данными компания использует четыре системы программного обеспечения:

  • ArcGIS (картографическая база данных)
  • acQuire (база данных по первичному описанию пород)
  • LeapFrog GEO, DataMine (моделирование месторождений)
  • Файловый Сервер (разнородные текстовые документы )

В acQuire собрана информация по всем скважинам с пробами и анализами.

На сегодняшний день в базе:

  • скважин — 28 703
  • общая глубина — 4 794 072 погонных метров
  • проб – 1 304 180
  • анализов отдельных химических элементов – 11 931 400
  • общий размер базы – 7 Gb

В acQuire в единой структуре хранится вся история работы с пробами и аналитикой:

  • Формирование партий проб для отправки в лабораторию;
  • Импорт данных из лаборатории
  • Проведение тестов QA/QC
  • На основании тестов принятие решения о «принятии» проб или «отклонении» и отправки на переанализ
  • Возможность хранения всей истории работы с пробой, а также всех видов анализов по отдельности

Для исследований «Казцинк-Геологоразведка» использовали аэрогеофизику от канадской Geotech (аэрогеофизика ZTEM и аэроэлектроразведка VTEM). Казахстанская «Геокен» проводила площадные аэрогеофизические исследования (аэромагнитную съемку и наземную гравиметрическую съемку).

Для полевых геохимических анализов использовалась методика Niton XRF с последующей заверкой их в лаборатории. В итоге была доказана высокая сходимость двух методов.

Компания впервые в Казахстане использовала мультиспектральную спутниковую съемку высокого разрешения WV3. В 2017 году планируется наземная заверка спектрометром HALO.

Одно из важнейших нововведений, позволяющих сэкономить время и деньги на бурении и получить более точную информацию – направленное глубинное кустовое бурение с геофизическими исследованиями в скважинах. Бурение проводила канадская Orbit-Garant на глубину 1600-1900 метров. Компьютерное управляемое отклонение скважин (этим занималась канадская Devico) – позволила бурить в заданную точку на глубине с точностью в метры. «Мы пробурили скважину, сделали геофизику и увидели, что рудное тело находится в сорока метрах.  Мы поднялись, пробурили в сторону и получили пересечение», – объяснил господин Кожевников.

Структурное исследование скважин (выполняла австрийская Fugro) с помощью оптического и акустического телевьювера позволило проводить детальное структурное моделирование и корреляцию разреза по скважинам. Такая методика — основа для построения качественных геологических моделей месторождений

 

Руководитель центра Центрально-Азиатских Минералогических Исследований (CERCAMS)  Музея естественной истории Рэймар Селтманн рассказал о картах перспективности, которые должны привести к открытию новых месторождений в Средней Азии.

СэлтманнГосподин Селтманн напомнил, что CERCAMS оказывает консультативные услуги по геологическим исследованиям, в том числе – в Центральной Азии. IGS – независимая коммерческая структура, которая находится под эгидой Британского геологического общества, специалисты ее занимаются сбором и обработкой геологических данных, работая по всему миру. Terra GIS и Geosoft – партнеры CERCAMS, предоставляющие ПО.

CERCAMS ведет проект «Металлогения Казахстана и Центральной Азии». Были проведены несколько исследований:  вместе со Всемирным банком, с Геологической службой США, а также собственные исследования в партнерстве с ArcGIS.

Господин Селтманн представил карту «Геология и минеральные месторождения Центральной Азии» – результат исследований CERCAMS. Карта была опубликована в 2003 году и с тех пор дополняется новыми данными. Можно, например, отдельно посмотреть карту месторождений, где указаны их размеры, вид полезного ископаемого и тип месторождений. Можно сделать выборку по отдельному виду полезного ископаемого (например, по золоту) – всего встроено 14 слоев, в том числе – данные магнитометрии. Можно соединить данные топографии, магнитометрии и спутниковой фотографии. «Это инструмент, который может оказать содействие в интерпретации минералогической картины региона», – заверил докладчик.

Он обратил внимание на то, что рядом с Аральским морем большой участок отложений, и плотность их такова, что можно ожидать открытия на глубинах 200-500 метров. Это потенциальные цели для геологоразведки. Еще один перспективный район – к югу от Балхаша. «Рядом с Балхашом продолжается магматическая арка, и мы можем подозревать, что там может быть что-то интересное, например, порфировые месторождения», – отметил докладчик.

Он также показал распределение небольших проявлений и крупных месторождений в Прибалхашье. Правда, в этом районе «знаний явно не хватает».

Также он представил карту порфировых месторождений и отметил, что на этой карте уже можно выделить районы будущих перспективных изысканий. Эти данные позволяют сузить район поисков для целей будущей геологоразведки.

Рэймар Селтманн представил программный комплекс IGS Explorer. Она не базируется на данных GIS, а использует семантический подход: в ней заложены 50 типов месторождений в качестве образцов, на которые система ориентируется. Эта система использовалась для исследования медно-золотой минерализации в Центральном Казахстане. В результате была создана геологическая карта. Еще одна карта – те территории, которые потенциально могут представлять интерес. Также учитывается информация по действующим месторождениям, поэтому карта дает возможность оценить ситуацию по действующим лицензиям (выделены серым цветом). «IGS Explorer работает и его можно использовать практически по всему Казахстану», – заверил докладчик.

У Казахстана есть геологоразведочный потенциал, он может притягивать к себе разведочные и добывающие компании, поэтому надо создавать соответствующую инфраструктуру и раскрывать геологический потенциал, отметил в финале своего доклада господин Селтманн.

Вице-президент «Феникс Джеофизикс» Олександр Ингеров рассказал об оптимизации использования электроразведочных методов при добыче полезных ископаемых.

ИнгеровБольшие успехи сделала аэроэлектроразведка. Наземная используется в труднодоступных районах или на глубинах больше 400 метров. Успешны методы, использующие переменное электромагнитное поле Земли. Источник поля естественный, следовательно, не надо тратить средства на генератор. Единственно – непонятно, как поле изменяется во времени, следовательно, надо применять «нормировки», чтобы использовать данные во времени. Грозы и солнечный ветер – основной источник энергии. «Волны от тропических гроз попадают даже в Арктику», — отметил докладчик.

В последнее время растет число 5-компонентных измерений в рамках метода, это позволяет получать дополнительные параметры, которые дают больше сведения о строении Земли. Кроме того, сами исследования упрощаются: 30 лет назад это были огромные автомобили. Сейчас – небольшой чемоданчик. Малый вес аппаратуры, мобильность и незначительное количество персонала – важные достоинства метода.

Методы МВП и МТЗ хорошо дополняют друг друга, так как магнитотеллурические методы хорошо описывают среду горизонтальную, а МВП очень чувствительна к границам субвертикальным. Работают эти методы в любом климате и на любой поверхности. МВП позволяет существенно разредить плотность сети наблюдений и фиксировать даже то, что находится вне первоначальной сети наблюдений – именно так было обнаружено одно из массивных сульфидных тел.

Один из примеров – бассейн Sudbury, оффсетная дайка. Работать было сложно из-за заболоченности, из-за мелких, уже отработанных шахт: шло излучение, которое создавало аномалии и затрудняло интерпретацию. Тем не менее, был получен результат исследования – 2D-инверсия. Данные были заверены бурением, скважина попала в центр рудного тела.

Еще один пример – работы на Чукотке. Под 100-120-метровым слоем проводящих туфов в коренных породах искали золоторудные дайки. Исследование основывалось на том, что связанные с дайкой изменения привели к росту сопротивления. Одна из даек была известна, и надо было выяснить, где ее продолжения на север и на юг. Задача была решена, дайка отслежена.

Еще на одной карте было представлено, как магнитный теллурический тензор описывал положение даек. 2D-инверсия по профилям дополнительно показала, как была прослежена дайка.

 

Руководитель отдела геологоразведочной и инженерной геофизики DMT GmbH & Co. KG Дирк Орловски рассказал о технологии 3D-сейсморазведки для создания детальной картины глубоких месторождений на примере месторождения медистых песчаников Шпремберг (на глубине около 700 и 1200 метров).

Работы проводились в густонаселенном районе (в Германии около Польши).

Дирк ОрловскиБыло пробурено около 80 исследовательских скважин. Оказалось, что в этом районе находятся минимум два месторождения. Поэтому надо было определить горизонты залегания, в том числе ниже уже обнаруженных, сделать описание литологического строения месторождения на глубине до 1500 м, создать детальную геологическую 3D-модель и идентифицировать зоны геологической нарушенности, которые были необходимы для проектирования горных работ с учетом всех факторов.

Начало исследование – получение карт, чтобы понять, где разместить оборудование. Это важнейшая задача при проведении разведки, так как надо учитывать уже выполненные исследования и все местные обстоятельства.

 

Параметры зоны исследований:

  • Площадь: 75 кв. км
  • Время проведения: 11 февраля до 16 марта 2011 г.
  • Источники возбуждения сигнала: 2 вибратора Mertz M12; максимальное усилие 30,000 фунтов (≈ 13,6 Т) каждый
  • 12 активных линий геофонов с 1872 активными каналами, 10.500 точек записи, 240 м между линиями.
  • 800 точек вибрации, 390 м между линиями
  • 10 с частотный период, 10-108 Гц частота, 3 с продолжительность записи, 2 мс шаг дискретизации;
  • Сетка покрытия: 15 x 15 м

Потом – собственно проведение измерений. Работала группа специалистов, обладающих сертификатами, позволяющими проводить такого рода исследования,  работа должна была учитывать существующую инфраструктуру (например, газораспределительные сети) с тем, чтобы не повредить ее, и даже дорожное движение, так как проводить измерения и вести контроль качества сигнала приходилось вдоль дорог.

Потом – интерпретация. 75 квадратных километров – это 14 млн дата-трейсов, время обработки – несколько человеко-месяцев. Чтобы создать полную картину, необходима была синтетическая сейсмограмма (по скорости и плотности, вертикальное сейсмопрофилирование и импенданс для определения сейсмических амплитуд).

В интерпретации данных также участвовали геологи, которые анализировали, какие данные соотносятся с той или иной геологической структурой, слоем или типами пород.

Исследования показали, что четвертичные отложения определяются сильными позитивными амплитудами и характеризуют разницу между почти горизонтальными четвертичными отложениями и нижелижащими мезозойскими горизонтами. Ангидрит определяется наиболее сильными позитивными амплитудами, которые слабеют в зоне сбросов. Медистые сланцы определяются варьирующимися фазами вступления между двумя сильными амплитудами между ангидритами и ранними цехштайнами.

Во время работы геофизики столкнулись со сложностями. Мешали интерпретировать большие интервалы “хаотичных структур” в зоне триасских элементов, сильно меняющийся фон, особенно в зоне мелких тектонических нарушений, а также варьирующаяся мощность и меняющийся характер перемежений ангидрита.

Господин Орловски особо отметил, что сейсмическая информация и результаты интерпретации должны быть откалиброваны с использованием геологоразведочных данных.

Благодаря полученной при сейсморазведке информации удалось в деталях определить структуры медистых сланцев. Оказалось, что рудная структура гораздо уже, чем ожидалось. С учетом этих данных стало возможно более точно проектировать параметры отработки.

 

Главный научный сотрудник DigitalGlobe Билл Баг рассказал об использовании коммерческого спутника WorldView-3, который может делать изображения в коротковолновом инфракрасном спектре для получения более точной геологической информации.

Билл БагСвой доклад господин Баг начал с экскурса в личную историю: еще студентом он видел свою задачу очень ясно: он хотел искать драгоценные металлы с использованием спектральной информации, созданной при помощи спутников. Правда, в 90-е годы возможности этого метода были очень ограничены, так как невысоким было разрешение (30-метровые пиксели), спектральные параметры были ограничены.

А сейчас компания DigitalGlobe занялась продуктом WorldView-3. Спутники находятся на низкой орбите и позволяют позволять снимки высокого разрешения. WorldView-3 собирает информацию по коротковолновому излучению по 16 частотам. Это позволяет иметь высокий уровень детализации для минералогических изысканий.

Для примера докладчик привел снимок Килиманджаро и гору из Саудовской Аравии. Черно-белое фото позволяет определить, что гора – это гора. Цветной снимок дает возможность дифференцировать породы, но качественные ее характеристики недоступны. Снимок в инфракрасном цвете дает четкую корреляцию различных групп минералов. «Можно расклеивать ярлыки – мы можем говорить, как рода порода на каком участке или сегменте присутствует», – порадовался докладчик.

Спектральное минеральное картирование при помощи компьютеров позволяет увидеть различные породы и минералы: глинистые отложения, хлориды, готиты, сульфиды. Их легко можно опознать, держа в  руках. Другое дело –съемка с высоты нескольких сотен километров (есть отражения, тени и другие сложности).

Билл Баг представил различные фотографии одного и того же объекта в Саудовской Аравии. В частности, коротковолновое разрешение позволяет рассмотреть оксид железа (на фотографии – фиолетовым цветом). Можно рассчитать минеральный индекс, так как аппаратура чувствительна как к карбонатным, так и к хлоридным отложениям, и в итоге посмотреть на 3D- модель.

Также господин Баг дал технические характеристики самого спутника: это панхроматический телескоп с размером пикселя 31 см.

Смысл коротковолновой съемки заключается в том, что солнце посылает тепловую энергию, которая попадает на молекулы углерода или сульфидов. Разные молекулы по-разному поглощает и отражает тепло. Например, железо поглощает тепло лучше.

Можно получать высокоточные снимки в различных спектрах, можно получать регистрацию термальных данных (например, при извержениях вулкана).

Билл Баг отметил, что в Казахстане работал с «Казцинком» для создания снимков с использованием WorldView-3. Наземные и спутниковые данные были использованы для картирования изображения и обнаружения минерализации.

Спутниковая коротковолновая съемка может быть полезна и для действующих предприятий – в частности, для  оценки того, есть ли в накопленных хвостах полезные элементы или нет, и насколько их много.

 

Старший геофизик «Орхус джеофизикс» Владислав Каминский показал, как работают методы интерпретации аэрогеофизических данных при разведке полезных ископаемых.

каминскийПо его мнению, важно не только применить геофизические методы, но и правильно интерпретировать их. Сейчас же, по мнению господина Каминского, геофизические (в том числе – аэрогеофизические данные) используются не полностью.

Компания занимается комплексной обработкой различных данных, последние разработки – обработка статистической информации, построение классификаций с последующей псевдолитологией.

В последнее время компания занимается исследованием эффекта индуктивно вызванной поляризации в аэроданных. За два года были несколько публикаций и докладов на различных конференциях.

Эффект индуктивно вызванной поляризации – чрезмерно быстрый спад в кривых затухания (данные электроразведки с воздуха), с уходом в отрицательную область. Он затрудняет обработку данных, так как все данные из отрицательной области значений при обработке не учитываются, хотя они содержат полезную геологическую информацию. Докладчик показал синтетические кривые затухания, рассчитанные для двух наиболее широко применяемых аэроэлектромагнитных системах в мире (SkyTEM и VTEM).

Один из примеров – месторождение Хоуп Бей (Канада, принадлежат Newmont). В 2015 году Skytem выполнила съемку около 15 тыс. кв км., из которых около половины были переданы «Орхус Джеофизикс». Проблема была в том, что в некоторых местах от половины до практически всех значений уходили в отрицательную область. До 40% данных электрические свойства не извлекались с аэроданных и не могли быть интерпретируемы классическими методами геофизической инверсии. Была использована модель ecall и использована мультипараметрическая инверсия с извлечением четырех физических свойств. 9 тыс. погонных км невозможно было обработать единовременно, поэтому они были разбиты на несколько частей.

Сопоставление значений сопротивления, полученных различными способами, показало, что они отличаются. «Есть все основания полагать, что более точные значения получаются с использованием мультипараметрической инверсии с учетом эффекта индуктивно вызванной поляризации», – убежден господин Каминский. Как бонус – получаются новые значения поляризуемости, которые извлекаются, как правило, не с воздуха, а с использованием наземных методов.

Далее были отстроены геоэлектрические разрезы, где показано электрическое сопротивление и поляризуемость. Первоначально же на месторождении Мадрид многие проводящие объекты, которые могли бы быть определены и затем попасть в буровую программу, не были выделены методами классической инверсии вообще, либо были очень смазаны.

Второй пример – кимберлитовый комплекс Tli Kwi Cho (располагается в пределах кимберлитового поля Lac de Gras и состоит из двух трубок, одна из которых – под водой). На ее примере Владислав Каминский показал построение псевдолитологии на основе интерпретации геофизических данных.

При проведении аэрогеофизики наблюдался сильнейший эффект индуктивно вызванной поляризации над северным телом. Была проведена мультипараметрическая инверсия в режиме ИВП по участку, куда попадают обе трубки, с использованием модели Cole-Cole с извлечением поляризуемости и временной константы tal. В этом случае временная константа стала ключевым параметром для разделения кимберлита на фации. В рудной геологии с помощью этого метода можно было бы выделить зоны изменений по поляризуемости.

Конечными задачами было выделение отдельных фаций и самого объекта из окружающих пород. Была рассчитана глубина проникновения сигнала, построены изолинии и проведена трехмерная инверсия магнитометрических данных. На одном из объектов была прослежена четкая корреляция между вулканокластами (фация XVK) и аномальным распределением поляризуемости, что подтвердилось анализом керна.

Далее была проведена классификация (от «озерной воды» до «гранодиоритов») с учетом всех показателей сопротивления, магнитной восприимчивости и поляризуемости. Была сделана поправка на глубину проникновения сигнала. И была построена псевдолитологическая модель, которую потом участники проекта сравнили с настоящей литологией, полученной по результатам бурения – «очень хорошая корреляция», – порадовался Владислав Каминский.

 

Генеральный директор «Гелиос» ООО Юрий Давыденко показал, как можно использовать технологии ЭМЗ-ВП при поисках полиметаллического орудeнения.

давыденкоГосподин Давыденко сосредоточился на том, как можно искать сульфидные месторождения на глубинах до километра с использованием электромагнитного зондирования и вызванной поляризации.

В этом методе используется подход, который был разработан и апробирован, в том числе на поиске углеводородов на Каспии. Позднее он был адаптирован для сульфидных месторождений.

Идея проста: используется установка для электроразведки методом срединного градиента. Но за счет другого измерительного тракта информации получается значительно больше. «Переходный процесс не регистрируется, как правило, измерительными системами, а наша аппаратура позволяет его зарегистрировать и извлечь информацию о распределении электромагнитного поля в среде и, фактически, привязать проводящие, поляризующиеся горизонты по глубине», – объяснил докладчик.

Система компонуется из российских элементов, на него устанавливается собственное ПО компании. Используется 8-канальный измеритель, работающий на частоте 100 кГц. Он позволяет без существенных искажений зарегистрировать переходный процесс.

Технологию применяет Горноалтайская экспедиция (работает в том числе на границе с Казахстаном). Необходимо было найти залежи золота, связанные с сульфидной минерализацией.

Поскольку в этой технологии также используется поляризуемость, на глубине порядка 300 метров уже можно было говорить о наличии поляризации, похожей по признакам на сульфидную.

Обработка проводилась в два прохода. Сначала использовалась инверсия в рамках одномерной модели, когда на каждой точке среда представляется «тортиками», у каждого слоя которого свой набор параметров. Это позволяет получить картину в первом приближении, хотя в ней и не учитываются боковые параметры.

В итоге были выделены зоны с повышенной проводимостью, которые можно было отнести к сплошной минерализации, и зоны поляризующиеся (возможно, вкрапленная минерализация), а также зоны, которые по своему удельному электрическому сопротивлению не контрастны вообще. Это тоже интересно, потому что при традиционных методах электроразведки они просто были бы пропущены.

Затем была построена модель среды, чтобы дать то, что необходимо геологам: распределение в объеме поляризующихся тел. Докладчик показал распределение поляризуемости на различных глубинах. Сейчас на этой территории проводится бурение, часть этих аномалий была заверена.

«Мы не тешим себя иллюзиями, далеко не все, что поляризуется, является рудой, далеко не все сульфиды связаны с золотом, – подчеркнул Юрий Давыденко и показал графики распределения КС и золота по стволу скважины. – Есть предположение, что золото выносится на края сульфидной минерализации».

Кроме того, выяснилось, что часть аномалий поляризуемости связана с ультраосновными породами, и как отличить одно от другого – докладчик сам, по его словам, не знает.

В конце доклада Юрий Давыденко пригласил участников сессии на семинар (пройдет в конце мая нынешнего года на Байкале), где пообещал представить технологии, которыми владеет его компания, в том числе – с использованием беспилотников.

 

Модератор сессии Энтони Бэнем спросил Билла Бага, насколько хорошо работает технология в тропических широтах под кучевыми облаками. Тот признал, что, действительно, облака и многоуровневый лес затрудняют применение технологии: она лучше всего действует на открытых пространствах. Но если в лесу окажутся открытые участки, то на камни на них тоже можно посмотреть, заверил господин Баг.

У Дирка Орловски господин Бэнем поинтересовался, как местное население относится к тому, что рядом с ними будут проводиться сейсмоисследования. Господин Орловски отметил, что самое главное – обстоятельно, долго разговаривать с местным населением, особо упирая на то, зачем именно нужны эти исследования. Если для того, чтобы построить медный рудник, отношение к этому может быть разное. Некоторые приветствуют создание новых горнорудных предприятий как источник новых денег. Но в других случаях (например, когда речь шла о строительстве хранилища для углекислого газа), жители реагируют резко отрицательно. И все же единственное, что остается, – помнить, что надо предоставлять максимум информации.

Один из участников сессии поинтересовался у Дирка Орловски, действует ли сейсмика, если сверху расположены граниты, и был ли такой опыт. Тот признал, что да, был, и именно поэтому еще до того, как «начнут бегать люди с кабелями», важно узнать всю информацию о той территории, где надо делать 3D-сейсмику. И прочные породы действительно могут препятствовать исследованию. В этом случае компания может сама принимать квалифицированное решение, уходить ниже (например, под соляной купол) и смотреть подсолевые структуры. «Ограничения, конечно, есть, но они преодолимы», – подытожил господин Орловски.

facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmailby feather
Рейтинг: 0

Автор публикации

не в сети 1 неделя

Irina Dorokhova

9
Комментарии: 0Публикации: 259Регистрация: 26-02-2016