Касситеритовые месторождения.

Ведение

Курсовой проект по электроразведке является итоговой работой.

В данном курсовой работе рассмотрены касситеритовые месторождения. В ходе выполнения курсовой работы был составлен геологический очерк и                                                                        строение месторождений, включающее происхождение, географическое распространение, разновидности и ассоциации.

Цель курсовой работы:

- описать физические особенности пород касситеритовых месторождений;

- по физическим свойствам горных пород и руд выбрать методы электроразведки;

- описать эти методы.

 

 

Касситеритовые месторождения.

Касситерит - Минерал

Касситери́т (от греч. kassiteros — олово) — минерал состава SnO2. Устаревшие синонимы: оловянный камень, жильное олово, речное олово, аллювиальное олово, деревянистое олово. Главный рудный минерал для получения олова. Теоретически касситерит содержит 78,62 % Sn. Образует отдельные, часто хорошо образованные кристаллы, зёрна, прожилки и сплошные массивные агрегаты, в которых зёрна минерала достигают в размере 3—4 мм и более.1 Физические свойства 2 Кристаллографические свойства 3 Геолого-минералогические свойства 4 Примечания

Физические свойства

Плотность 6040-7120 кг/м³ (наиболее низкая у светлоокрашенных касситеритов).

Твердость 6,5.

Блеск — стеклянный матово-тусклый, на гранях кристаллов — алмазный.

Спайность несовершенная.

Излом раковистый.

Кристаллографические свойства

Касситерит имеет пространственную группу симметрии P4/mnm. Основу его структуры составляют октаэдры SnO₆, сцепленные противоположными ребрами в колонки, протирающиеся параллельно оси С кристалла и соединяющиеся между собой вершинами. Октаэдры SnO₆ имеют симметрию D2h и характеризуются расстоянием между атомами О и Sn, в среднем равным 2,08 Å. Кристаллизуется в тетрагональной сингонии. Кристаллы дипирамидального, таблитчатого или столбчатого облика, главные простые формы (110), (010), (120), (230), (111), (133) и др. Грани призм имеют вертикальную штриховку. Характерны коленчатые двойники по (011). Кристаллическая структура аналогична рутилу.

Геолого-минералогические свойства

«Деревянистое олово» — желваки и другие натёчные формы, обладающие концентрически зональным строением. Цвет минерала колеблется от бесцветного прозрачного до тёмно-коричневых и чёрных оттенков. Бесцветные разности имеют стехиометрический состав. Все окрашенные разности обладают недостатком Sn и O, связанного с изоморфными замещениями олова другими элементами- Ti⁺⁴, Nb⁺⁴, Nb⁺⁵, Ta⁺⁵, Fe⁺³, Cr⁺³, Cr⁺⁵, V⁺⁴, W⁺⁶. Набор элементов-примесей тесно связан с геологическими особенностями формирования месторождения ^[1].

Существенное влияние на кристаллизацию касситерита оказывают минерализаторы O, H, Cl, F, B, участие которых и в переносе олова считается доказанным. Основная масса элементов-примесей в касситеритах находится в виде микровключений самостоятельных минералов. Однако определённая часть элементов-примесей входит в касситериты в изоморфном форме, замещая олово. Это относится прежде всего к таким элементам, как Nb, Ta, Ti, Fe⁺³, Mn⁺³. Так Nb и Ta находятся в касситеритах как в изоморфной форме, замещая Sn в матрице минерала, так и в виде минеральных включений размером от 2 до 100 мкм (танталит-колумбит, микролит, ферсмит, ринерсонит), расположенных хаотично в объёме кристаллов.

Окраска и оптические свойства касситеритов обусловлены в значительной степени окрашенными микровключениями других минералов, но немалую роль в этом играют и изоморфные примеси, образующие оптически активные центры в структуре касситерита ^[2], ^[3].

Основные формы выделения касситерита:

1. микровключения в других минералах;

2. акцессорные выделения минерала в породах и рудах;

3. сплошные или вкрапленные руды: игольчатые радиально-лучистые агрегаты (Приморье), колломорфные и криптокристаллические выделения и скопления (Приморье); кристаллическая форма — главная форма выделения касситерита.

Образование месторождений

 

 

Эндогенные промышленные концентрации олова связаны с кислыми и умеренно кислыми изверженными комплексами - гранитными, гранодиоритовыми, риолитовыми. Олово выносится из магматических очагов гидротермальными щелочными растворами в форме высоколетучих галоидных соединений. При понижении щелочности (до рН=7-7,5) галоидные комплексы гидролизуются с образованием плавиковой кислоты и выпадением гидроксида олова, который при дегидратации переходит в безводный диоксид - касситерит. В сложных магматических комплексах от ранних фаз к поздним (более кислым) происходит накопление олова более или менее равномерно. В остаточных пегматитовых гранитных расплавах олово дает значительные концентрации, которые имеют практический интерес. И кристаллизуется олово в форме касситерита.

В постмагматических растворах олово накапливается вместе с вольфрамом, бериллием, висмутом, а также с медью, свинцом, цинком и другими элементами, переносится этими растворами, а затем высаживается. В результате образуются кварц-касситеритовые, сульфидно-касситеритовые и промежуточные кварц-касситерит-сульфидные промышленные месторождения олова. Наиболее вероятными формами переноса олова гидротермальными растворами являются фтор-гидроксильные комплексы олова, которые устойчивы в щелочных растворах при значениях рН>8. Отложение касситерита в гидротермальных оловорудных месторождениях происходило из натриево-калиевых фтор-хлоридно-бикарбонатных растворов. При формировании кварц-касситеритовых месторождений растворы преимущественно натриевые, а сульфидно-касситеритовых месторождений — существенно калиевые. В зоне гипергенеза — касситерит устойчив, накапливается в россыпях, и, следовательно, миграция олова происходит механическим путем. При окислении станнина и других сульфосолей олова образуется гипергенный касситерит — «деревянистое олово», которое накапливается в зоне разрушения сульфидных рудных тел. Химические формы миграции олова в зоне гипергенеза не изучены. Таким образом, в геохимическом цикле олова промышленные концентрации его возникают в гранитных пегматитах и постмагматических месторождениях (скарновых, грейзеновых и гидротермальных), а также в зоне гипергенеза в виде россыпей касситерита.

Богатые руды коренных месторождений содержат олова более 1 %, рядовые - 1-0,4, бедные - 0,4-0,1. Техногенные свойства определяются минеральным составом и крупностью зерен касситерита. В рудах собственно оловянных месторождений содержание олова варьирует от 0,1 до 1,7 %, составляя в среднем 0,76 %. Комплексные руды (Sn-W; Sn-Cu-Zn; Sn-Pb-Ag; Sn-Bi; Sn-Mo) характеризуются более низким средним содержанием олова (0,43 %) при колебаниях от 0,01 до 3,8 %.

 

Основы электроразведки

Электроразведка (точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей, существующих в Земле либо в силу естественных космических, атмосферных, физико-химических процессов, либо созданных искусственно. Используемые поля могут быть: установившимися, т.е. существующими свыше секунды (постоянными и переменными, гармоническими или квазигармоническими с частотой от миллигерц (1 мГц = 10^-3 Гц) до петагерц (1 ПГц = 10¹⁵ Гц)) и неустановившимися, импульсными с длительностью импульсов от микросекунд до секунд. С помощью разнообразной аппаратуры измеряют амплитудные и фазовые составляющие напряженности электрических () и магнитных () полей. Если напряженность и структура естественных полей определяется их природой, интенсивностью, а также электромагнитными свойствами горных пород, то для искусственных полей она зависит и от мощности источника, частоты или длительности, а также способов возбуждения поля.

Основными электромагнитными свойствами горных пород являются удельное электрическое сопротивление (УЭС, или ), электрохимическая активность (), поляризуемость (), диэлектрическая () и магнитная () проницаемости. Электромагнитные свойства геологических сред, вмещающей среды, пластов, объектов, а также геометрические параметры последних служат основой для построения геоэлектрических разрезов. Геоэлектрический разрез над однородным по тому или иному электромагнитному свойству полупространством принято называть нормальным, а над неоднородным - аномальным. На выделении аномалий и основана электроразведка.

Изменение глубинности электроразведки достигается изменением мощности источников, частоты и длительности возбуждения, а также зависит от способов создания поля. Последние могут быть гальваническими (ток вводится в Землю с помощью заземлений) или индукционными (ток пропускается в незаземленную петлю, рамку). Глубинностью можно управлять также геометрическим (дистан-ционным) и частотным приемами. Сущность дистанционного (геометрического) приема сводится к увеличению расстояния между источником поля и точками, где оно измеряется, что ведет к росту объема среды, вовлекаемого в исследование. Частотный принцип увеличения глубинности основан на скин-эффекте, т.е. прижимании поля к поверхности Земли, тем большем, чем выше частота гармонического поля () или меньше время () после создания импульсного поля. Наоборот, чем меньше частота, больше (период колебаний) или (его называют временем диффузии, становления поля, или переходного процесса), тем больше глубинность разведки. В целом она может меняться от сотен и десятков километров на постоянном токе и инфранизких частотах до сантиметров и миллиметров на частотах свыше гигагерц (Ггц = 10⁹ Гц).

Вследствие многообразия используемых полей, их частотно-временных спектров, электромагнитных свойств горных пород электроразведка отличается от других геофизических методов большим количеством методов (свыше 50). По физической природе их можно сгруппировать в методы естественного переменного электромагнитного поля, поляризационные (геоэлектрохимические), сопротивлений, индукционные низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, биогеофизические.

По геометрии и строению изучаемых геологических разрезов методы электроразведки условно делятся на: 1) зондирования, которые служат для расчленения горизонтально (или полого) слоистых разрезов в вертикальном направлении; 2) профилирования, предназначенные для изучения крутослоистых разрезов или выявления объектов в горизонтальном направлении; 3) подземно-скважинные (объемные), объединяющие методы выявления неоднородностей между скважинами, горными выработками и земной поверхностью.

Электроразведка с той или иной эффективностью применяется для решения практически всех задач, при которых используются геофизические методы. В частности, с помощью естественных переменных полей солнечно-космического происхождения разведываются земные недра на глубинах до 500 км и ведется изучение таких геосфер, как осадочная толща, кристаллические породы, земная кора, верхняя мантия. Электромагнитные зондирования используются при глубинных и структурных исследованиях, поисках нефти и газа. Электромагнитные профилирования применяются при картировочно-поисковых съемках, поисках рудных и нерудных полезных ископаемых. Объемные методы применяются при разведке месторождений. Малоглубинные электромагнитные зондирования и профилирования используются при инженерных и экологических исследованиях.

По технологии и месту проведения работ различают аэрокосмические, полевые (наземные), акваториальные (или аквальные, водные, морские, речные), подземные (шахтно-рудничные) и скважинные (межскважинные) методы электроразведки.

Метод естественного поля

Метод естественного электрического поля (ЕП, МЕП) или метод собственных потенциалов (СП, ПС) основан на изучении локальных электрических постоянных полей, возникающих в горных породах в силу различных физико-химических процессов. Небольшие собственные потенциалы диффузионно-адсорбционной и фильтрационной природы существуют практически повсеместно. Интенсивные же поля окислительно-восстановительной природы наблюдаются, как правило, только над сульфидными и графитными залежами. Естественные электрические поля могут возникнуть также при коррозии трубопроводов и других подземных металлических конструкций, при ухудшении их гидроизоляции и на участках с низкими УЭС пород. Для измерения ЕП применяются милливольтметры постоянного тока и неполяризующиеся электроды.

Съемка естественных электрических потенциалов выполняется либо по отдельным линиям (профильная съемка), либо по системам обычно параллельных профилей, равномерно покрывающих изучаемый участок (площадная съемка). Направления профилей выбираются вкрест предполагаемого простирания прослеживаемых объектов, а расстояния между ними могут меняться от 10 до 100 м и должны быть в несколько раз меньше ожидаемой длины рудных тел или иных разведываемых геологических объектов.

На каждом профиле равномерно размечаются пункты измерения потенциалов. Расстояния между точками наблюдений (шаг съемки) меняются от 5 до 50 м в зависимости от масштаба съемки, характера и интенсивности электрического поля. Расстояние между профилями при площадной съемке может быть равно или в 2 - 3 раза превышать шаг наблюдений.

Съемка естественных потенциалов может выполняться двумя способами: способом потенциала (), при котором производятся измерения разности потенциалов между одной неподвижной точкой и всеми пунктами наблюдений изучаемого профиля или площади, и способом градиента-потенциала (), при котором измеряется разность потенциалов между двумя электродами, расположенными на постоянном расстоянии друг от друга и перемещаемыми одновременно по профилям. Съемка бывает полевой, акваториальной, подземной и скважинной. Для работ используются неполяризующиеся электроды разных конструкций, например, медный электрод, помещенный в пористый сосуд с раствором медного купороса.

По результатам съемки ЕП строятся графики, карты графиков и карты или .

 Глубинность метода ЕП не превышает 500 м, а при решении ряда задач составляет десятки метров.

Электрическое зондирование

Электрическое зондирование - это такая модификация метода сопротивлений на постоянном или низкочастотном (до 20 Гц) токе, при котором в процессе работы расстояние между питающими электродами или между питающими и приемными линиями (разнос) постепенно увеличивается. В результате строятся графики зависимости кажущегося сопротивления () от разноса (), или кривая зондирований, которая характеризует изменение удельных электрических сопротивлений (УЭС) с глубиной.

Различают две модификации зондирований: вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), применяемые для разведки небольших глубин(до 500 м), и дипольные электрические зондирования (ДЗ), применяемые для разведки глубин 0,5 - 10 км.

1. Методика вертикальных электрических зондирований. Вертикальное электрическое зондирование выполняется симметричной четырехэлектродной или трехэлектродной градиент-установками. Работы cимметричной установкой проводятся в такой последовательности (см. рис1).

Рис. 1. Схема установки ВЭЗ: - катушки с изолированными проводами, Б - батарея, ИП - измерительный прибор

В выбранной точке зондирования (центр зондирования, называемый точкой записи) устанавливаются батарея с измерительным прибором, две катушки с проводом для разноса питающих электродов. На небольшом расстоянии (обычно 1 м) заземляются приемные электроды М и N, а на расстоянии 3 м - питающие А и В. Производится измерение и и рассчитывается , где коэффициент установки . Далее питающие электроды постепенно разносятся в разные стороны, а могут выбираться, например, такими: 1,5; 2,2; 3; 5; 10; 15; 22; 30; 50; 100;... м. При больших АВ приходится переходить на увеличенную длину MN, чтобы превышали уровень помех. На каждом разносе определяется . Для удобства работ провода предварительно промеряются и на них краской или изолентой ставятся метки, например, одна, две, три, вновь одна, две, три и т.д. При работах с аналоговыми приборами в ходе зондирования на бланке с логарифмическим масштабом по осям координат (бланк ВЭЗ) с модулем 6,25 см при точности измерений или 10 см при точности строится кривая ВЭЗ: по вертикали откладывается , а по горизонтали - величина полуразноса (). При работах с цифровой аппаратурой данные вносятся в компьютер, и кривая ВЭЗ строится автоматически на экране дисплея.

После окончания зондирования и построения кривой ВЭЗ аппаратуру и оборудование переносят на новую точку. Обычно точки зондирований располагаются вдоль профилей. Расстояния между соседними точками ВЭЗ (шаг съемки) меняются от первых десятков до нескольких сот метров. Они должны быть сравнимыми с проектируемыми глубинами разведки. Максимальный разнос АВ / 2 выбирается в 3 - 10 раз большим этих глубин.

Разносы должны быть направлены, по-возможности, вдоль дорог, просек, а при так называемых круговых ВЭЗ - по двум или четырем азимутам. Изучаемая площадь покрывается сетью профилей на расстояниях, сравнимых или в 2 - 5 раз больших шага съемки. Для уменьшения искажающего влияния рельефа разносы направляют вдоль его простирания. Изучение почв и грунтов проводится ВЭЗ с малыми разносами (от долей до первого десятка метров). Их называют микрозондированиями (МКВЭЗ).

При выполнении трехэлектродных ВЭЗ один питающий электрод (А) постепенно удаляется от центра (О) зондирования, а второй (В) относится в "бесконечность", т.е. в 3 - 5 раз дальше максимального АО по перпендикуляру к линии разноса и остается постоянно заземленным (установка AMN, B в ).

2. Методика дипольных электрических зондирований. Если надо изучить большие глубины (свыше 1 км), то при выполнении ВЭЗ разносы АВ приходится увеличивать до 10 км, что делать сложно и неудобно. В этом случае используются дипольные установки (азимутальные, радиальные и др.). При дипольных электрических зондированиях (ДЗ) измеряется кажущееся сопротивление при разных расстояниях или разносах r между центрами питающего и приемного диполей (рис. 2).

Рис. 2. Схема проведения дипольного азимутального зондирования: ГГ - генераторная группа, ПЛ - полевая лаборатория

Разнос осуществляется либо в одну сторону от неподвижного питающего диполя (одностороннее ДЗ), либо вначале в одну, а затем в противоположную сторону (двухстороннее ДЗ).

Дипольное зондирование выполняется с помощью электроразведочных станций. Сначала проводится топографическая подготовка работ. ДЗ могут выполняться по криволинейным маршрутам, приуроченным к дорогам, рекам и участкам, к которым может быть доставлена полевая лаборатория. Величина разноса должна увеличиваться примерно в геометрической прогрессии, например, = 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 15; 20; 30 км.

Измерив силу тока в АВ () и разность потенциалов на первой М₁ N₁ () точке О₁, можно получить , где - коэффициент дипольной установки (см. 7.3.2). После этого полевая лаборатория переезжает на новую точку О₂ (см. рис. 3.6). По радио устанавливается связь между станциями, снова проводятся замеры и расcчитывается и т.д. В результате на бланках с двойным логарифмическим масштабом строится кривая ДЗ: по горизонтали откладывается r (в азимутальном (ДАЗ) и экваториальном (ДЭЗ) зондировании) или (в радиальном (ДРЗ) или осевом (ДОЗ) зондировании), а по вертикали - . Из теории известно, что кривые ДАЗ и ДЭЗ точно совпадают с кривыми ВЭЗ, а ДРЗ и ДОЗ несколько отличаются.

 

 

Заключение

 

 

В результате проделанной работы мы использовали полученные знания для определения методов используемых при разведке касситеритовых месторождений. И описали основы этих методов.

 

Список используемой литературы:

 

1. Хмелевский В.К. «Электроразведка», М., «Недра», 1989, Книга 2.

2. Тархова А.Г. «Электроразведка», М., «Недра», 1980.

3. Смирнов В.И. «Геология полезных ископаемых», М., «Недра», 1989.

4. Интернет источик: http://www.astronet.ru

Ведение

Курсовой проект по электроразведке является итоговой работой.

В данном курсовой работе рассмотрены касситеритовые месторождения. В ходе выполнения курсовой работы был составлен геологический очерк и                                                                        строение месторождений, включающее происхождение, географическое распространение, разновидности и ассоциации.

Цель курсовой работы:

- описать физические особенности пород касситеритовых месторождений;

- по физическим свойствам горных пород и руд выбрать методы электроразведки;

- описать эти методы.

 

 

Касситеритовые месторождения.

Касситерит - Минерал

Касситери́т (от греч. kassiteros — олово) — минерал состава SnO2. Устаревшие синонимы: оловянный камень, жильное олово, речное олово, аллювиальное олово, деревянистое олово. Главный рудный минерал для получения олова. Теоретически касситерит содержит 78,62 % Sn. Образует отдельные, часто хорошо образованные кристаллы, зёрна, прожилки и сплошные массивные агрегаты, в которых зёрна минерала достигают в размере 3—4 мм и более.1 Физические свойства 2 Кристаллографические свойства 3 Геолого-минералогические свойства 4 Примечания

Физические свойства

Плотность 6040-7120 кг/м³ (наиболее низкая у светлоокрашенных касситеритов).

Твердость 6,5.

Блеск — стеклянный матово-тусклый, на гранях кристаллов — алмазный.

Спайность несовершенная.

Излом раковистый.