Ученые ИГХ СО РАН, ФГБУ «ВИМС» и ИРНИТУ завершили серию экспедиций по совершенствованию методологии поисков урановых месторождений

В 2017 году Институтом геохимии СО РАН, Иркутским национальным техническим университетом, ФГБУ «ВИМС» и ООО «Геоинформационные технологии – Сибирь» была организована и проведена серия геологических экспедиций, целью которых являлась разработка оптимального комплекса методов поисков «слепых» месторождений урана.  Они испытывали и совершенствовали новые варианты технологий беспилотной аэрогеофизики, высокоточной гравиметрии, невзрывной сейсморазведки, ряда методов электроразведки, а также лито- и биогеохимических методов поисков урана.

Паршин А. и Морозов В. при выполнении БПЛА-гамма-съемки

Группу исследователей возглавил руководитель совместной базовой лаборатории геологической информатики ИРНИТУ и ИГХ СО РАН Александр Паршин, старший научный сотрудник ИГХ СО РАН и профессор ИРНИТУ. В работе экспедиции принимали участие сотрудники Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН зав. лабораторией геохимии рудообразования Александр Будяк, ведущий инженер Евгений Бутаков, ведущий инженер Василий Сычев, инженер Виктор Матыцин, аспиранты Антон Блинов и Алексей Костерев; заведующий кафедрой технологий геологической разведки ИРНИТУ Андрей Мироманов, аспирант ИРНИТУ Владимир Морозов. Всероссийский институт минерального сырья имени Федоровского представлял заведующий отделом уранового сырья Николай Гребенкин, ведущий инженер Анна Ржевская, инженер Федор Иванов.

 В процессе проведенного ранее специалистами ФГБУ «ВИМС» мониторинга зарубежных и отечественных технологий поисков, скрытых и слабопроявленных месторождений урана типа «несогласия» был определен комплекс методов, требующих апробации на эталонном объекте, в качестве которого было выбрано месторождение Столбовое (Нижнеудинский район Иркутской области).  Актуальность исследований связана с тем, что в настоящее время в мире значительная часть урана добывается из богатых и ультрабогатых жильно-штокверковых руд в зонах древних «несогласий» между осадочными породами. По мнению участников экспедиций, перспективы выявления таких промышленных объектов в России велики, в том числе в Восточно-Присаянском регионе, где известна серия малых нерентабельных месторождений данного типа. По информации ученых, степень опоискованности дневной поверхности перспективных площадей является достаточно высокой, ожидать выявление новых месторождений возможно исключительно на больших глубинах, скрытых мощной толщей осадочных пород. Поэтому для нахождения таких объектов необходимо совершенствование и расширение комплекса поисковых методов и методик, что возможно исключительно совместными усилиями научных коллективов и производственных организаций. По результатам совместных опытно-методических исследований ученых ИГХ СО РАН, ИРНИТУ и ФГБУ «ВИМС» планируется разработать рациональный комплекс методов по выявлению скрытых и слабо проявленных объектов типа «несогласия», уточнить геолого-поисковую модель, выделить и обосновать критерии поисков.

Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского (ФГБУ «ВИМС», г. Москва), отвечающий за методику проведения геолого-разведочных работ на уран на территории РФ, выступает курирующей организацией проекта. По результатам работ сотрудниками «ВИМС» будет представлена экспертная оценка эффективности всех апробируемых методов, и предложены рекомендации по их внедрению в геологоразведочное производство.

Как сообщил Паршин А. , команда исследователей провела опытно-методические работы, включавшие широкий спектр геофизических и геохимических методов поиска месторождений полезных ископаемых. В частности, ученые выполнили беспилотную аэрогамма- и аэромагнитную съемку съёмку созданным комплексом SibGIS UAS. Он представляет собой мультироторный беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с магнитометром или аэрогамма-спектрометром (разработан ООО «Геоинформационные технологии – Сибирь» совместно с НТЦ «Радэк» (г. Санкт-Петербург)). По всей видимости, это первый в мире опыт применения в ГРР метода гамма-съемки с использованием БПЛА. Качество геофизических данных зависело от точности удержания мультикоптером постоянной высоты над сложным расчлененным рельефом. Поэтому для создания полетных миссий применялось специализированное программное обеспечение «SibGIS Flight Planner» входящее в состав комплекса SibGIS UAS. В этом программном модуле можно проектировать полетное задание в точном соответствии с рельефом местности.  

 Беспилотный комплекс с магнитометром

«Мы разрабатываем методы, которые позволяют существенно повысить эффективность геологоразведочных работ, в особенности в сложных природно-ландшафтных условиях. Именно такие условия характерны для модельного объекта – это курумы, заросли, большие перепады высот рельефа, сильный и часто меняющийся ветер. Однако для того, чтобы наши разработки нашли более широкое применение в практике геологоразведочных работ, требуется их апробация.

Коллеги из ФГБУ «ВИМС» предложили нам испытать наши новые методики, в том числе беспилотные технологии, на эталонном геологическом объекте в Нижнеудинском районе (Восточный Саян) Приангарья. Поскольку этот объект хорошо исследован, мы можем сравнить результаты наших беспилотных сьёмок с данными, полученными традиционными методами. Мы оценивали эффективность БПЛА-сьемок на разных высотах и скоростях, сравнивали ее с наземными и традиционными аэросъемками, выполненными нашими предшественниками», - подчеркнул А. Паршин, - «полученные результаты свидетельствуют о том, что наши методы могут в перспективе заменить наземные магнитометрические и радиометрические исследования масштабов 1:10000 и 1:5000, поскольку они являются более производительным, экономичными и при этом обеспечивают получение детальных данных».

Суть магниторазведки заключается в нахождении и интерпретации аномалий магнитного поля Земли, источником которых являются геологические объекты и структуры, обладающие аномальными магнитными свойствами. По словам А. Паршина, из-за высоких деревьев в районе испытаний пришлось вести сьемку на высоте до 65 метров, хотя обычно при таких исследованиях коптер поднимают на высоту не более 40 метров. Тем не менее, даже в горных условиях была получена высокая детальность съемки беспилотным комплексом, что достигается за счет точного следования рельефу.

Кроме того, команда ученых апробировала бриогеохимический метод поисков. Как отметил руководитель экспедиции, из-за особенностей ландшафтно-морфологической обстановки традиционные методы литогеохимического опробования по вторичным ореолам рассеяния на таких площадях малоэффективны. Поэтому участники отобрали для химического анализа пробы мха, который растет повсеместно на  данной площади. Лабораторные исследования покажут, какие именно химические элементы являются наиболее показательными индикаторами уранового оруденения.

Как отметил еще один участник опытно-методических работ Александр Будяк, в первой, июньской, экспедиции, ученые апробировали биогеохимический метод поисков руды. Они отобрали пробы мха, способного безбарьерно накапливать химические элементы, и полученные на данный момент первые результаты уже свидетельствуют об эффективности этого метода применительно к поискам слепых урановых месторождений. «Мох - это многолетнее растение с безбарьерным накоплением химических элементов. Его удобно использовать в геологических работах. Ранее мы успешно применяли подобную методику при поиске «слепых» урановых руд в восточной части Забайкалья. По результатам испытаний мы не только апробируем ранее использованный вариант метода, но и, возможно, внесем коррективы, которые сделают его менее затратным и более точным».

На этот раз к биогеохимическим исследованиям присоединились специалисты ФГБУ «ВИМС». Были отобраны дополнительные пробы мха, а также кора и ветки березы, сосны, ели, и пробы из подпочвенного горизонта. Образцы мха были разделены на две половины, одна была направлена на аналитические исследования в лабораторию радиоизотопных методов анализа ФГБУ «ВИМС», другая - на анализ в лабораторию ИГХ СО РАН. Одновременно ученые выполнили гидрогеохимические исследования - отбор проб временных и постоянных вод.

Еще одним апробируемым методом стала гравиразведка, основанная на изучении аномалий силы тяжести Земли, обусловленных геологическим строением и разной плотностью горных пород. Этот метод широко известен и успешно применяется при поисках полезных ископаемых. Однако специалисты лаборатории геологической информатики ИРНИТУ предложили новый способ оптимизации получения точной модели рельефа и привязки точек съемки, основанный на технологии кинематики реального времени, что может существенно ускорить и удешевить высокоточные гравиметрические работы.

Гребенкин Н.А. с гравиметром.

Большой интерес вызывают результаты, полученные методом невзрывной сейсморазведки. Сейсморазведка - один из самых дорогостоящих методов, используемых в современной геофизике, позволяющий изучать строение земной коры на большие глубины. Метод основан на изучении распространения в земной коре упругих волн, вызванных взрывом или ударом. Использование взрывчатых веществ существенно затрудняет и удорожает такие работы.

Заведующий кафедрой ТГР ИРНИТУ Андрей Мироманов с коллегами ранее разработал компактный невзрывной источник колебаний массой около 80 кг, работающий на ружейных патронах и позволяющий достичь достаточно больших глубин исследований. Для записи отклика среды участники экспедиции применяли сейсмостанцию «Лакколит», регистрирующую упругие колебания и преобразовывающую их в записи. В случаях, когда большая глубинность не требовалась, команда А. Мироманова использовала металлическую кувалду с бойком и ручкой-утяжелителем. Она представляет собой устройство, внешне напоминающее отбойный молоток для дорожных работ.

 Мироманов А.

В настоящее время, полученные в ходе экспедиций результаты проходят камеральную обработку. Предварительные данные говорят о том, что ряд апробированных методов характеризуется высокой эффективностью.

Участники экспедиций отмечают, что найденный ими формат сотрудничества отраслевой, академической и вузовской науки, а также малого наукоемкого бизнеса, является эффективным. Им удалось выполнить комплексные, согласованные работы с использованием широкого перечня современных и даже уникальных методов, недоступных какой-либо одной организации, обеспечить полную достоверность результатов, привлечь к исследованиям аспирантов и молодых ученых.

Морозов В.,  Паршин А., Иванов Ф.  и Блинов А. при выполнении биогеохимических и литохимических работ.

Результаты опытно-методических работ будут опубликованы в ведущих периодических научных изданиях, а также представлены в ноябре текущего года на четвертом международном научном симпозиуме «Уран: геология, ресурсы, производство», который состоится в ФГБУ «ВИМС». В ближайшей перспективе разработанный комплекс методов планируется применить при проведении геологоразведочных работ на флангах рудного поля месторождения Столбового.

 Состав одной из экспедиций

По материалам пресс-службы ИРНИТУ (автор Ольга Балабанова)

Фотографии Николая Гребенкина и Александра Паршина