Использование методов структурной геологии как способ оптимизации разведки и повышения ресурсного потенциала месторождения

Максим Пудалов, основатель продукта GEOS, технический эксперт в области цифровых технологий и архитектуры баз данных, СЕО ГК «Спутник»
Олег Лопатко, международный эксперт по аудиту месторождений (QA/QC) и оценке запасов (JORC), член Австралийского института геологов

С каждым годом мировая экономика становится всё более развитой, а потребность промышленности в полезных металлах постоянно растёт. Так, за последние десять лет мировая горнодобывающая промышленность продемонстрировала рост в 11 %, в то время как её рост в СНГ составил 15 %. Однако возможности для расширения минерально-сырьевой базы ограничены, так как количество полностью разведанных месторождений с каждым годом становится всё меньше. Об этом свидетельствуют отчёты US Geological Survey (USGS) и S&P Global Market Intelligence, в которых указывается, что только на момент 1990–2000 годов открытие новых крупных месторождений в мире сократилось на 30–40 %.

В странах СНГ за последние десять лет количество полностью разведанных месторождений уменьшилось на 20–30 %. Этот отрицательный баланс усугубляется тем, что потенциальные инвесторы не склонны к долгосрочным вложениям и стремятся получить прибыль как можно быстрее.

В последние десятилетия в большинстве случаев оценка ресурсов осуществляется формально с помощью компьютерного блочного моделирования. При этом реальные формы, размеры и расположение рудных тел в пространстве, за редким исключением, не принимаются во внимание.

В результате в блочной модели отражается лишь разведанная часть месторождения, а продолжения рудных тел на флангах теряются. Это приводит к серьёзным ошибкам, которые обходятся очень дорого и не всегда могут быть исправлены в процессе эксплуатации.

Один из рабочих примеров: разведка месторождения с помощью бурения производилась до глубины 150 метров. По результатам был спроектирован добычной карьер этой глубины. В ходе многолетней эксплуатации проектная глубина карьера была достигнута. Однако пробуренные с его дна эксплуатационные разведочные скважины показали, что рудное тело продолжается за пределы контуров разработки, и его параметры весьма значительны. При этом увеличить глубину карьера невозможно, так как затраты на разнос его бортов значительно превысят ожидаемую прибыль, а подземная отработка также нерентабельна из-за низкого содержания металла в руде.

Подобные ситуации в практике разработки месторождений возникают часто. По данным S&P Global Market Intelligence, около 30–40 % проектов в горнодобывающей промышленности сталкиваются с серьёзными ошибками на этапе геологоразведки. Из них 10–15 % приводят к значительным финансовым потерям или полному прекращению проекта. Это заставляет задуматься о необходимости пересмотра подходов к разведке и оценке ресурсов. Мы считаем, что следует вернуться к проверенной временем и опытом поколений горняков и геологов классической методике поиска и оценки месторождений. Она опирается на их геологическое строение, следуя цепочке «геологическая съёмка — поиски — разведка» и уделяя при этом особое внимание точности и правильности структурно-геологических построений.

В качестве примера успешного применения методов структурно-геологического картирования и трёхмерного моделирования можно привести исследования на одном из реальных объектов, где разведка на золото проводилась в 50–60-х годах прошлого века. В ходе полевых работ выяснилось, что структурная позиция оруденения была определена неверно, поскольку предшественники не обнаружили ключевые рудоконтролирующие элементы тектоники и не учли их значение.

Ресурсы объекта ими были оценены примерно в 0,5 т золота на основе подсчёта методом проекций. В 2000-х годах была проведена оценка с использованием программы Micromine, в которой применялся блочный метод. Результаты оказались схожими.

С целью заверки потенциала объекта была проведена геолого-структурная съёмка поверхности и произведены структурные наблюдения в штольне. В результате была составлена структурно-геологическая карта, а на её основе трёхмерная структурная модель. В этой модели были приняты во внимание все значимые разломы, оценены смещения по ним, а также учтена ориентация рудоконтролирующих трещин.

Затем были созданы трёхмерные модели потенциально перспективных зон минерализации. В результате анализа стало очевидно, что большинство из них опробовано лишь одним-двумя пересечениями, т. е. весьма неполно, а потенциал объекта может составлять более 11 тонн металла.

На основе этого был разработан план доразведки, и в программе была смоделирована оптимальная сеть разведочного бурения, достаточная для перевода ресурсов в категорийные и представляющие значительный экономический интерес.

Ещё один пример: осадочное россыпное месторождение золота пластового типа, осложнённое постгенетическими деформациями и складчатостью. Предшественниками на участке были взяты образцы с поверхности, содержавшие золото. Имелись сведения о россыпном месторождении, расположенном ниже по течению реки. Владельцами объекта была поставлена задача провести детальное изучение объекта с использованием наиболее эффективных методов и оценить его перспективы. Для этого была проведена геолого-структурная съёмка поверхности участка, отобраны порядка 350 проб по расчисткам и две малые технологические пробы. Бурение не проводилось.

На основе полученной в ходе съёмки геолого-структурной карты была построена детальная литологическая и структурная 3D-модель, в которой нашли отражение все слои и все значимые разломы.

Затем в трёхмерной среде был смоделирован значительный по площади рудоносный слой в виде трёх пластовых тел, определена его мощность и целевой класс рассева. В результате потенциал объекта на начальном этапе его оценки составил 1 тонну золота, что явилось основанием для принятия решения о финансировании дальнейших разведочных работ.

Использование методов структурной геологии в процессе моделирования и оценки ресурсов позволяет существенно увеличить объём выявленных ресурсов, оптимизировать затраты на разведку месторождений путём исключения бесперспективных областей, а также более глубоко понять строение и оценить потенциал месторождений со сложной структурой. Это существенно сокращает издержки и время, необходимые для проведения предпроектных исследований.

Безусловно, структурное моделирование месторождений требует наличия современного программного обеспечения, позволяющего успешно решать задачи отображения реального положения минерализованных тел в пространстве и оценки их ресурсов. К таким программам можно отнести «GEOS Руда» и др.