Повествуя о последних этапах становления современной методики разведки россыпей золота, основные положения которой ГКЗ Минприроды РФ рекомендованы к практическому применению, автор статьи завершает полемику на страницах журнала «Зoлотодобыча», возникшую в связи с одиозной критикой методики.
Ежегодно увеличивая добычу золота, объединение «Северовостокзолото» к 1975 году достигло рекордного уровня погашения запасов в 84 тонны золота. На следующий год — провал, вызвавший переполох в правительстве, ведь золото в то время являлось главным источником иностранной валюты. Чтобы выявить причины провала, правительство срочно создает группу экспертов из представителей министерств геологии и цветной металлургии, которая в течение месяца детально вместе с местными геологами рассмотрела состояние сырьевой базы и перспективы развития добычи золота в Магаданской области и на Чукотке. Итог работы был неутешительным. Весьма образно его обрисовал председатель экспертной группы А.М.Быбочкин, докладывая члену правительства по телефону о результатах работы экспертной группы, чему я был свидетель. Смысл его доклада следующий: золота в Магаданской области и на Чукотке еще не одна тысяча тонн, но взять его во много раз труднее, чем прежде, поскольку россыпи беднее, сложнее по строению, да и залегают на больших глубинах. А чтобы добывать его столько же, необходимо повысить цену на золото, финансировать геологоразведку по потребности, обеспечить новой высокопроизводительной техникой и «привезти все население Московской области на Колыму» … (последнее — конечно, гипербола, однако очень близкая к реалиям).
Кое-что тогда правительство сделало, но, естественно, не всё, что требовалось для того, чтобы изменить тенденцию: уровень добычи золота из россыпей продолжал снижаться. В этой статье я покажу, как геологи решали и решили проблему разведки россыпей, которые были значительно «сложнее по строению» уже отработанных.
Сложные россыпи рассеяния
Во всех золотоносных районах мира находили и отрабатывали сначала богатые россыпи золота, затем — все беднее и беднее, по ходу изобретая новые технологии поиска, разведки и добычи. По схожему сценарию развивалась добыча золота в Магаданской области и Якутии. В конце 1960-х годов геологи завершили оценку россыпей в малых долинах бассейнов рек Колымы и Индигирки, для которых характерны сравнительно выдержанные параметры и высокая насыщенность золотом, благодаря чему оконтуривание промышленных запасов буровыми скважинами было сравнительно простым делом. Приросты запасов золота росли. Трудности возникли в крупных долинах, где россыпи — это совокупность ленточных, изометричных залежей, отдельных гнезд, струек золота и самородков, разделенных площадями разных размеров без золота. Неравномерность распределения золота здесь такова, что на 25–40 % площади россыпи размещается 65–80 % запасов золота [4]. В эволюционном ряду энтропии вещества в природе их можно назвать россыпями рассеяния. Местами гнезда весьма разрознены и малы, а струйки образуют причудливую текстуру, какую мне удалось увидеть в одной из зарубежных провинций, где россыпи сложены белоснежными песками, на фоне которых в забое шурфов четко видны разобщенные узкие (шириной 5–10 см) черные струйки минералов тяжелой фракции с золотом и алмазами.
Это россыпи с очень высокой дисперсией оценки содержаний драгметалла по скважинам. Рядом со скважиной с золотом может быть «пусто», а между ними — гнезда среднего и мелкого золота или крупные самородки. В некоторых россыпях более половины всего золота — самородки, распределение которых настолько неравномерно, что не поддается какой-либо аппроксимации. В таких россыпях информация от одиночной скважины может быть отнесена только на саму пробу, менее достоверна на ближайшее пространство и с очень низкой вероятностью — на расстояние между линиями скважин, не говоря уже об экстраполяции. Тем не менее, в жестких рамках плановой экономики геологи объединяли эти случайные значения на смежных разведочных линиях в подсчетные блоки, часто получая такую многовариантную картинку увязки кондиционных интервалов россыпи, для которой больше подходило выражение «не верь глазам своим». На рис. 1 хорошо видна парадоксальность применяемой системы опробования россыпей рассеяния, особенно там, где скопления золота занимают площадь меньшую, чем разделяющие их промежутки.
Геологи сразу поняли, что имеют дело с необычным типом распределения золота, что здесь одиночные скважины фиксируют не столько отдельные струи золота, сколько случайные значения его концентрации только в пробе, весьма ничтожные для окружающего пространства.
О точечном и линейном способах опробования
Стали бурить больше скважин, применяя «сдвоенные», «строенные» линии и «кусты» или квадратную и ромбическую сеть скважин, благодаря чему кое-где удавалось подтвердить линейные или изометричные контуры и подсчитать запасы по промышленной категории. В большинстве же случаев даже при значительном увеличении плотности сети разведки множественность вариантов увязки россыпных интервалов по линиям и между линиями скважин оставалась. Это был сигнал, что качественная разведка таких россыпей даже по плотной сети буровых скважин остается недостижимой и надо увеличивать объем пробы.
Вначале геологи пошли по пути определения «рационального объема проб», необходимого для выявления самородков и крупного золота, полагая, что именно его непопадание в пробу из скважин препятствует правильной оценке россыпи. Поэтому практически все рекомендации свелись к увеличению объема разведочных проб путем введения в традиционную формулу его определения различных поправочных коэффициентов: надежности [1], вариаций содержаний и массы зерен [9], на средний вес зерен «критического» класса [2, 3] и много других. Но теоретические изыски не сработали, да и не могли сработать, поскольку по смыслу в них было заложено мнение об «условно равномерном» распределении крупного золота в россыпи.
Проблему решили только благодаря изменению геометрии пробы: на смену точечному опробованию (скважины, шурфы) внедрили линейное (траншеи, разведочно-эксплуатационные сечения, дражные ходы, полигоны), обеспечивающее пересечение всех элементов неоднородности в каждой россыпи сложного строения [8].
Геологи по-разному отреагировали на это новшество. Геологи Якутии благодаря меньшим мощностям аллювия в долинах региона широко внедрили траншейный способ разведки, в разведку пришли эксплуатационные машины и крупнообъемные методы опробования. Геологи СВТГУ (Северо-Восточное территориальное геологическое управление) продолжали бурить еще больше скважин, доведя ежегодные объемы до полутора миллионов погонных метров, и строить «виртуальные контуры», которые мало соответствовали требованиям достоверности, предъявляемым к промышленным запасам золота. Объединение «Северовостокзолото», вынужденно принимая месторождения как «полуфабрикат», доводило их «до кондиции» при помощи валового опробования в нарезных выработках, пересекая не только участки скопления золота, но и «пустые» интервалы данных разведки.
Благодаря крупнообъемному опробованию в открытых и подземных выработках в приисковых районах Колымы и Индигирки, начиная с середины 1970-х годов, были разведаны крупные месторождения золота в долинах средних и высоких порядков, соизмеримые с шириной долины, а балансовые запасы и прогнозные ресурсы золота увеличены в десятки раз (рис. 2). Не менее важна роль крупнообъемного опробования в минимизации дисперсии оценки природных концентраций золота, благодаря чему оно стало единст-венным способом оценки бедных месторождений, находящихся на грани кондиций, периодические снижения которых не успевали за тенденцией снижения качества россыпей, оставшихся в недрах.
Преимущества крупнообъемного опробования были очевидны, и оно широко вошло в практику разведки россыпей золота. Но некоторые россыпи, разведанные таким способом, против ожидания оказались непромышленными из-за того, что в подсчетные блоки местами необоснованно включали слишком большие площади, отрицательно оцененные скважинами. Стало ясно, что для повышения эффективности разведки необходимо выработать критерии и разработать методику распознавания пригодных для этого участков сложных россыпей.
Критерий оптимизации системы разведки
Распознать сложную по строению россыпь в крупных долинах по результатам поисков скважинами нетрудно, но правильно оконтурить промышленные запасы — задача потруднее, ведь геологи вынуждены пользоваться только дискретной информацией от малообъемной пробы, а по ней любая россыпь выглядит мозаичной, сложная же россыпь — тем более. Был найден инструмент, при помощи которого дискретную информацию о неоднородности строения россыпи по скважинам можно несколько упростить, выделив только два элемента структурной неоднородности россыпи по содержанию золота [8]: выше бортового лимита по кондициям — положительный элемент неоднородности (ПЭН), ниже его — отрицательный элемент неоднородности (ОЭН). В этом случае структура россыпи отражает не только природную неравномерность россыпи, но и ее экономическую сущность, что позволило систематизировать россыпи специально для оптимизации системы разведки сложных по строению россыпей золота.
Все россыпи по количественным соотношениям элементов структурной неоднородности образуют непрерывный ряд — от богатых, состоящих только из ПЭНов, до бедных с рассредоточенными ПЭНами разных размеров, на долю которых приходится только 20–30 % площади россыпи. Было много попыток найти критерии распознавания россыпей, пригодных только для разведки скважинами, как наиболее экономически эффективным способом, и россыпей, полноценная разведка которых возможна только с применением крупнообъемного опробования из траншей и подземных сечений, и обозначить границу между ними. Поскольку попадание или непопадание скважины в ПЭН — событие случайное, то были применены инструменты теории вероятности, при помощи которых удалось показать, что условной границей областей рационального применения точечного и линейного способов опробования россыпей может быть 50-процентное попадание скважин в ПЭНы [8].
Выбрать рациональный способ разведки любой сложной россыпи золота можно по диаграмме структурной неоднородности (рис. 3), которая отражает все возможные в природе соотношения линейных размеров гнезд золота (абсцисса m) и промежутков между ними (ордината l). Два разноцветных поля на диаграмме обозначают две области рационального применения линейного (1) и точечного (2) способов опробования, разделенные границей (3) попадания 50 % скважин в ПЭНы. На нем также показано, что при сгущении сети скважин до 1 м (1–5 м) эта граница смещается (4) настолько, что теоретически становится возможным скважинами оценить любую россыпь, даже метровой ширины, но для этого пришлось бы бурить их почти вплотную, что, безусловно, неэффективно. Граница структур статистической и эффективной неоднородности (5) очерчивает области неопределенности, где возможно применение и мало-, и крупнообъемного способа опробования со смещением границы (6) при изменении расстояний между скважинами [7]. Пользоваться диаграммой можно как палеткой.
Количественные критерии распознавания россыпей сложного строения, определяющие выбор рациональной системы опробования, закреплены в методических руководствах [5, 6] и широко вошли в практику разведки.
Литература
1. А.П.Божинский, М.А.Гневушев, П.Л.Каллистов и др. Методы разведки и подсчета запасов россыпных месторождений полезных ископаемых. Тр., ЦНИГРИ, вып. 65, «Недра», М., 1965, 312 с.
2. А.В.Есипов, Н.В.Климов. Методика определения оптимального объема пробы при разведке россыпей золота. Информационный листок Якутского ТГУ, № 3, Якутск, 1977, 6 с.
3. С.Г.Желнин, И.А.Ким, Б.А.Фридланд. Теоретическое обоснование объема проб при поисках и разведке россыпных месторождений золота. Бюлл.«Колыма», 1979, № 9, 29–34
4. В.И.Куторгин. Исследования характера распределения металла при разработке россыпей. Бюлл.«Колыма», 1983, № 8, с. 36–38.
5. Методика разведки россыпей золота и платиноидов (под редакцией И.Б.Флерова и В.И.Куторгина). ЦНИГРИ, ГНТК «Геоэксперт», М.,1992, 286 с.
6. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и природных ресурсов твердых полезных ископаемых. Россыпные месторождения. М., ГКЗ Минприроды РФ, 2007, 68 с.
7. М.В.Рац. Структурные модели в инженерной геологии. М.,Недра, 1973.
8. И.Б.Флеров,Ю.А.Будилин,В.А.Джобадзе, В.И.Куторгин. Обоснование выбора рационального способа опробования россыпей золота. ЦНИГРИ, М.,1985, 28 с.
9. Л.И.Четвериков. Теоретические основы разведки недр. «Недра», М., 1984, 157 с.
