Покорители земных недр

Что дает бурение при поисках месторождений

Каждое месторождение обычно проходит через три вполне определенные стадии: геологическая съемка — поиски — разведка. Постепенно месторождение, подобно автомобилю при его изготовлении на гигантском конвейере, переходит из рук в руки, вес более обрастая новыми деталями — сведениями. И на каждом этапе бурение играет весьма существенную, если не главную, роль.

Первую страницу открывают съемщики. А что такое геологическая съемка, или геологическое картирование? На этот вопрос отвечает член-корреспондент АН СССР Е. Е. Милановский: «У каждой науки есть свой язык, своя терминология, свои исторически сложившиеся формы и приемы фиксации и графического выражения накопленных ею фактов, вскрытых закономерностей. Имеется свой „графический язык“ и у геологии… Геологическая карта».

Большое внимание к составлению геологических карт и значительные средства, выделяемые на проведение геологической съемки, обусловлены не только их огромным научным значением для познания истории и структуры Земли, но и в первую очередь тем, что геологическая съемка и составляемые в ее, процессе карты служат важнейшим средством поисков месторождений полезных ископаемых, выходящих на земную поверхность или залегающих вблизи нее. Карты содержат необходимые данные для научного прогноза вероятного присутствия месторождении в тем или ином районе, на что указывает распространение в его пределах потенциально рудоносных, угленосных, нефтеносных, соленосных горизонтов, тел или других геологических образований.

Составление геологических карт различных масштабов, зародившись в середине XIX века, остается до наших дней основным методом геологических исследований крупных регионов. Методика геологической съемки постепенно совершенствовалась, правила составления геологических карт унифицировались, В частности, были разработаны единая шкала условных цветовых обозначений и система индексов-символов для показа на картах крупнейших геологических образований. Эта шкала была предложена в 1881 г. делегацией русских геологов во главе с А. П. Карпинским на II сессии Международного геологического конгресса (МГК) в Болонье. С незначительными изменениями она используется во всех странах до сих пор.

За полтора века, прошедших со времени появления первых карт, геологическое картирование распространилось на все страны и континенты и проводится все в более широких масштабах. По существу на Земле не осталось участков суши (за исключением Антарктиды и Гренландии, покрытых ледниковыми щитами), не охваченных геологической съемкой и не изображенных на геологических картах.

В последние годы геологические карты стали составляться и для дна морей и океанов, и в первую очередь для их шельфовых), мелководных участков. Так, на геологической карте, подготовленной советскими геологами к XXVII сессии МГК (август 1984 г., Москва), впервые показано геологическое строение не только территории нашей страны, но и дна омывающих ее морей.

В развитии геологического картирования бурение сыграло качественно новую роль. Так, долгое время задачей создания карт оставалось геологическое изображение земной поверхности, а не глубинного строения Земли. В результате научно-технического прогресса последних десятилетий, выразившегося в геологии мощным развитием техники и технологии глубокого бурения; разработкой новых, дистанционных, методов исследований (геофизических, геохимических, аэрокосмических), появилась возможность решать задачи «объемной» геологической съемки. Сущность такой съемки заключается в том, что данные детального геологического картирования земной поверхности, полученные с помощью бурения и геофизических исследований, последовательно распространяются на все большие глубины.

Съемщики работают на больших площадях и приходят, в сущности, на «белый лист»… Нам могут, тут же возразить: что, мол, «белых пятен» давно нет, что вся территория Советского Союза уже покрыта геологической съемкой двухсоттысячного масштаба, что поверхность суши нашей страны полностью исхожена через 1–2 км и, следовательно съемщики выходят не на «белый лист», а на достаточно пестро раскрашенную геологическую карту.

Отсюда правомерен вопрос: зачем переделывать уже проделанную работу? Есть ли смысл в подобном дублировании?

Есть и смысл, есть и необходимость. Во-первых, не следует забывать, что любая геологическая карта со временем морально стареет. Срок ее жизни 15–20 лет. Не более. За это время появляются новые методы исследований: геофизические, геохимические, радиометрические; открываются и ранее не известные полезные ископаемые: редкоземельные, радиоактивные и другие. В результате съемку приходится проводить заново, с новой аппаратурой, с новой оснащенностью, имея па вооружении все современные достижения науки и техники.

А во-вторых, сейчас в корне изменились требования и сам подход к геологической съемке. Если раньше при картировании изучалась только земная поверхность и строение Земли изображалось в одной плоскости, то теперь съемщики исследуют объем, они создают огромные блок-диаграммы, построенные не на домыслах, а на надежных фактических материалах.

Поясним: раньше съемщик ходил по земле (как говорится, — «исхаживал площадь») и тщательно изучал все, что он мог увидеть глазами и обстукать молотком: коренные породы, развалы горных пород, отдельные обломки, и по этим разрозненным данным рисовал геологическую карту. О том, что есть в недрах, на глубине (особенно на площадях, закрытых болотами и мощными наносами), ему приходилось домысливать. Теперь же съемщик не только ходит, но и надолго приостанавливается. Он внимательно рассматривает недра в «подземные перископы» — скважины. С этой целью на узловых участках отбуривают ряды глубоких скважин (так называемые «опорные профили»), а на закрытых площадях — сотни более мелких (здесь уже проводится «бурение по сетке»). В схеме все это выглядит примерно так, как показано на рис. 26.

При двухсоттысячной съемке опорные скважины обычно располагаются на расстоянии 30–40 км одна от другой. Как правило, они вертикальны и глубина их не превышает 400–500 м. Отбуривают эти скважины подвижными установками, смонтированными на автомобиле либо на тракторе. Для бурения мелких картировочных скважин созданы легкие переносные станки с двигателем от мотовелосипеда. Таким станком два человека за одну смену отбуривают несколько скважин, а за весь полевой сезон могут покрыть солидную площадь.

Роль бурения на съемочной стадии, разумеется, не ограничивается только картировочными, познавательными целями. С помощью скважин решаются и более конкретные, сугубо практические задачи. Когда мы говорили о том, что съемщик начинает с «бело! о листа», то подразумевали прежде всего, что он выходит на площадь, где месторождений пока не обнаружено, но они вполне могут быть. Так что основная обязанность съемщика — по ряду косвенных признаков установить, какое и где именно ожидать месторождение. Одним словом, съемщик должен сказать: «копайте здесь!» Собственно, он говорил это и раньше, но тогда добавлял: «здесь может быть», а сейчас он совершенно твердо заявляет: «здесь есть!», ибо сразу же на месте проверяет скважинами все свои догадки и предположения.

Очень часто съемщик в процессе работ кроме аномалий и ореолов обнаруживает и так называемые «прямые признаки»: куски руды и даже коренные выходы цепных пород. Но что это? Случайная находка или первый вестник месторождения? «Останец» ли это или «головка» крупного рудного тела? Раньше съемщики определенного ответа на подобные вопросы не давали (рис. 27). А теперь? Теперь они сразу же отбуривают одну или несколько скважин и однозначно устанавливают, есть рудная залежь или нет, и, если есть, то передают все материалы поисковикам.

У поисковиков задачи более конкретные. Они прежде всего должны выяснить, что собой представляет рудное тело: жилу, шток, линзу или пластовую залежь; какова его форма и примерные размеры; сколько полезных компонентов содержит порода и велика ли ценность сырья.

Для решения всех этих задач поисковики, как правило, поселяются на несколько месяцев в непосредственной близости от своего «объекта» и исследуют его различными способами. Если рудное тело выходит на земную поверхность, то его вскрывают канавами, расчистками, шурфами, а если является «слепым», то бурят скважины. Впрочем, бурить скважины приходится в любом случае.

Что же конкретно делают поисковики?

Прежде всего они прослеживают тело на глубину (точнее, по падению), для чего отбуривают целый профиль скважин (теперь он называется «поисковым»), располагающихся на определенном расстоянии друг от друга. В разрезе это выглядит примерно так, как на рис. 28. Затем тело прослеживается в длину (или по простиранию). С этой целью отбуривается еще один ряд скважин, задаваемых с таким расчетом, чтобы каждая из них пересекла тело на одной и той же глубине, скажем 40–50 м.

Для поисковиков этого вполне достаточно. По канавам и скважинам можно уже довольно определенно судить о форме и размерах месторождения и о его промышленной ценности. Можно дать и одно из двух заключений: надо сворачивать работы из-за бесперспективности объекта либо целесообразно продолжать изучение его на стадии разведки.

Разведчики располагаются на объекте всерьез и надолго. Они строят себе поселок и живут в нем постоянно, зимой и летом. У разведчиков задачи еще более конкретные и ответственные — они должны дать горнякам-эксплуатационникам все сведения о месторождении: точные размеры рудного тела, качество сырья, гидрогеологические условия в районе и многое другое. В заключение они должны рассчитать экономическую эффективность будущей отработки месторождения.

Для решения всех этих задач разведчики бурят десятки, сотни скважин. Целую сеть. Так это и называется — «бурение по сетке». Плотность сети, т. е. расстояние между скважинами, зависит от размеров тела и от характера распределения в нем полезных компонентов. На плане земной поверхности буровая разведка в схеме выглядит, как на рис. 29.

По завершении всех этих работ разведчики дают рекомендации: приступать ли к отработке месторождения либо для надежности необходимо пройти еще и подземные горные выработки, т. е. провести детальную разведку. Но и на стадии детальной разведки буровые работы ни в коем случае не прекращаются. Напротив, проводится дальнейшее сгущение разведочной сети и исследуются фланги и глубокие горизонты в районе месторождений. Посмотрим теперь,—