Tom 24 2008 Zeszyt 4/4
WOJCIECH RETMAN*, JAN WIERCHOWIEC**
Spektralne profilowanie indukcyjne (IP) jako efektywna metoda geofizyczna w poszukiwaniach rud Zn-Pb typu gniazdowego
w rejonie olkuskim
Wprowadzenie
W dotychczasowych pracach geologicznych dokumentuj¹cych zasoby rud Zn-Pb w re- jonie olkuskim stosowano wiercenia powierzchniowe, które w obszarach wystêpowania siarczkowych rud Zn-Pb typu gniazdowego nie dostarczy³y zadowalaj¹cych wyników, jeœli chodzi o przeœledzenie serii dolomitów kruszconoœnych z bilansowym okruszcowaniem Zn-Pb. Siarczki tych metali wystêpuj¹ tu g³ównie w rudach typu metasomatyczno-warstwo- wego, laminowanych, rzadko brekcjowych i rozproszonych, o zmiennej mi¹¿szoœci i zró¿- nicowanym zasiêgu poziomym. Powy¿sze wykszta³cenie mineralizacji Zn-Pb powoduje, ¿e badaniami geofizycznymi strefy z tego typu mineralizacj¹ mog¹ byæ z powodzeniem reje- strowane w zasadzie tylko metodami polegaj¹cymi na wykorzystaniu w³aœciwoœci rozprze- strzeniania siê impulsu pr¹dowego w zró¿nicowanym oporowo œrodowisku skalnym.
W celu stwierdzenia obecnoœci gniazdowej mineralizacji Zn-Pb poza g³ównym konturem eksploatowanego z³o¿a „Pomorzany” wykonano polowe badania geofizyczne metod¹ pola- ryzacji wzbudzonej (ang. induced polarization) w formie profilowañ. W rejonie olkuskim metoda ta, poza rozpoznaniem nieznanych dotychczas stref z mineralizacj¹ kruszcow¹, dostarczy³a dodatkowych, cennych informacji o litologii i tektonice badanych serii skalnych.
Uzyskane dane geologiczne pozwol¹ m.in. na optymalne zaprojektowanie wierceñ poszu- kiwawczych (Retman 2006, 2008; Retman, Wierchowiec, 2006; Singh i in. 2006;).
** Mgr in¿., Zak³ady Górniczo-Hutnicze „Boles³aw” SA, Bukowno.
** Dr, Katedra Ochrony Œrodowiska i Zasobów Naturalnych, Wydzia³ Geologii, Uniwersytet Warszawski, Warszawa.
1. Zarys budowy geologicznej z³ó¿ rejonu olkuskiego
Ponad 85% produkcji górniczej, finansuj¹cych badania Zak³adów Górniczo-Hutniczych
„Boles³aw” SA w Bukownie, pochodzi ze z³o¿a „Pomorzany”, które podobnie jak inne z³o¿a w utworach wêglanowych triasu œl¹sko-krakowskiego s¹ typu stratoidalnego, gdzie mine- ralizacja Zn-Pb zlokalizowana jest g³ównie w przysp¹gowej partii dolomitów kruszconoœ- nych, powsta³ych w wyniku metasomatozy istniej¹cych wczeœniej wapieni. Mineralizacja siarczkowa ma charakter epigenetyczny i doprowadzona zosta³a w kilku etapach ascensyj- nymi roztworami hydrotermalnymi. Sk³ad mineralny rud jest prosty, dominuj¹ sfaleryt i galena, którym towarzysz¹ markasyt i piryt. Skupienia rud na kontakcie wapieñ/dolomit maj¹ charakter gniazdowy, kieszeniowy o ma³ym zasiêgu poziomym i stanowi¹ czêsto kontynuacjê zalegaj¹cego wy¿ej z³o¿a w dolomitach gdzie dominuj¹ rudy brekcjowe, ilasto- -klastyczne, a na peryferiach z³ó¿ rudy typu metasomatyczno-warstwowego, laminowane i rozproszone równie¿ o charakterze p³askich nieci¹g³ych skupieñ gniazdowych. Z³o¿a tego typu zaliczono do III, najwy¿szej grupy zmiennoœci.
1.1. Z a k r e s r o z p o z n a n i a z ³ ó ¿
Dotychczasowe prace poszukiwawcze za rudami Zn-Pb w dolomitach kruszconoœnych triasu œl¹sko-krakowskiego opiera³y siê na kosztownych wierceniach powierzchniowych.
Systematyczne prace wiertnicze prowadzone na z³o¿u „Pomorzany” od lat 1950 i wykonanie ponad 1200 otworów powierzchniowych pozwoli³o na udokumentowanie w po³udniowej i centralnej czêœci z³o¿a rud o mi¹¿szoœci od kilku do ponad 30,0 m pomimo zastosowania niedoskona³ych technik wiertniczych. W zewnêtrznych partiach g³ównego cia³a z³o¿owego, gdzie dominuj¹ spêkane i kawerniste dolomity i skupienia rud o niskiej mi¹¿szoœci, du¿ej nieci¹g³oœci, czêsto o charakterze gniazdowym, zastosowanie ówczesnej techniki wiercenia oraz przyjêcie procedury dokumentowania interwa³ów rudnych poprzez redukcjê danych chemicznych w stosunku do uzysku rdzenia, spowodowa³y wyeliminowanie z bilansu szeregu mo¿liwych do zagospodarowania zasobów.
Rezultatem ponad 30 lat eksploatacji z³o¿a „Pomorzany” jest kres mo¿liwoœci dalszego klasycznego rozpoznania zewnêtrznych czêœci z³o¿a, poza g³ównym konturem udokumento- wania w kat. A + B + C1 z powodu braku rezerw zasobowych rozpoznanych otworami powierzchniowymi. Jak przedstawia aktualna mapa wyrobisk w czêœci zachodniej i pó³- nocnej z³o¿a (rys. 1) pozosta³y zaledwie trzy otwory bilansowe nie zweryfikowane robotami górniczymi.
2. Metodyka badañ
Metoda spektralnego profilowania indukcyjnego – IP, opisana teoretycznie przez J.S. Summera (1976), znalaz³a w ostatnich latach szerokie zastosowanie do poszukiwania
stref zmineralizowanych siarczkami metali, a tym samym do minimalizuj¹cego ryzyko inwestycyjne w³aœciwego lokalizowania powierzchniowych otworów poszukiwawczych.
Metoda spektralnego profilowania indukcyjnego (IP) polega na indukowaniu w ska³ach o ró¿nym przewodnictwie, przenikalnoœci magnetycznej i elektrycznej, ró¿nych pod wzglê- dem natê¿enia wtórnych pr¹dów elektrycznych. Natê¿enie tych pr¹dów i natê¿enie w³aœ- ciwego im wtórnego pola elektromagnetycznego zale¿ne jest w œciœle okreœlony sposób od elektrycznych parametrów ska³ (budowy geologicznej).
2.1. C h a r a k t e r y s t y k a z j a w i s k a p o l a r y z a c j i w z b u d z o n e j
Zjawisko polaryzacji ska³ wywo³ane jest g³ównie procesami fizykochemicznymi. Efekt polaryzacji wzbudzonej mo¿na traktowaæ jako formê gromadzenia siê energii elektrycznej.
G³ównym Ÿród³em potencja³ów polaryzacji wzbudzonej s¹ procesy elektrochemiczne: ad- sorpcja i dyfuzja jonów, transfer elektronów, pojemnoœæ warstwy podwójnej itp., zacho- dz¹ce na granicy ska³ o przewodnictwie typu elektronowego i jonowego. Przewodnictwo elektronowe przypisujemy miêdzy innymi siarczkom metali, natomiast przewodnictwem jonowym charakteryzuj¹ siê ska³y osadowe posiadaj¹ce pory wype³nione zmineralizo- wanymi roztworami.
Efekt polaryzacji wzbudzonej uwidacznia siê w pomiarach elektrycznych jako zmiana opornoœci zespolonej ska³y w funkcji czêstotliwoœci pr¹du polaryzuj¹cego (pomiary w do- menie czêstotliwoœci) lub w funkcji czasu (pomiary w domenie czasu). Wyró¿niamy dwa podstawowe rodzaje polaryzacji wzbudzonej (Summer 1976): a) polaryzacjê elektrodow¹, b) polaryzacjê membranow¹.
Polaryzacja elektrodowa zachodzi na granicy cia³ o przewodnictwie elektronowym i jonowym. Na tej granicy istnieje pewna ró¿nica potencja³ów zwana potencja³em elektro- dowym. Ma on zwi¹zek z procesami utleniania i redukcji prowadz¹cymi do tworzenia siê tzw. warstwy podwójnej. Dla polaryzacji elektrodowej wa¿n¹ rolê odgrywaj¹ przede wszyst- kim dwa procesy: reakcje elektrochemiczne po³¹czone z transferem ³adunków elektrycznych zjonizowanych cz¹stek, ³adowanie i roz³adowywanie elektrycznej warstwy podwójnej.
£adowanie warstwy podwójnej polega na dystrybucji ³adunków elektrycznych w obrêbie tej warstwy pod wp³ywem przy³o¿onego pola zewnêtrznego. Proces ten trwa do momentu osi¹gniêcia stanu równowagi. Zatem warstwê podwójn¹ mo¿emy traktowaæ jako kon- densator ³adowany przez przep³yw pr¹du i roz³adowuj¹cy siê po wy³¹czeniu pr¹du. Nie po³¹czone ze sob¹ galwanicznie, rozproszone przewodniki elektronowe – przewodz¹ce minera³y w okruszcowanej skale – pe³ni¹ rolê mikrokondensatorów. Dla pewnej objêtoœci ska³y, zawieraj¹cej rozproszone, przewodz¹ce minera³y mamy do czynienia z wypadkowym kondensatorem zmniejszaj¹cym opór pojemnoœciowy oœrodka skalnego. Dziêki temu roz- proszone, przewodz¹ce minera³y bêd¹ przejawiaæ swoje istnienie poprzez mierzone efekty polaryzacji wzbudzonej i zmniejszenie opornoœci pozornej ska³y.
Polaryzacja membranowa charakterystyczna jest dla ska³ przewodz¹cych jonowo. Pod- stawow¹ rolê w przypadku tej polaryzacji odgrywaj¹ procesy dyfuzji jonów potêgowane
przy³o¿eniem zewnêtrznego pola elektrycznego. Mechanizm powstawania dyfuzji zwi¹zany jest z istnieniem zwê¿eñ w systemie porów co prowadzi do mechanicznej selekcji jonów.
Inny mechanizm powstawania procesów dyfuzji to obecnoœæ materia³u ilastego (minera³ów ilastych) w porach skalnych. Powoduje on tworzenie siê wokó³ powierzchni minera³ów ilastych „chmur” dodatnio na³adowanych jonów. Pod wp³ywem przy³o¿onego pola elek- trycznego jony dodatnie przemieszczaj¹ siê ³atwo przez owe „chmury”, natomiast jony ujemne s¹ blokowane. Powierzchnia minera³u ilastego odgrywa wiêc rolê membrany pro- wadz¹c tym samym do powstania gradientu potencja³u. Po wy³¹czeniu pr¹du, nastêpuje dyfuzyjny ruch jonów do po³o¿enia wyjœciowego, co obserwowane jest jako powolny spadek w czasie potencja³u polaryzacji. Efekt polaryzacji elektrodowej przewy¿sza o rz¹d wielkoœci efekt polaryzacji membranowej.
W skrócie proces tworzenia siê anomalii polaryzacji wzbudzonej mo¿emy przedstawiæ w nastêpuj¹cy sposób. W czasie ³adowania oœrodka skalnego wysy³amy pr¹d polaryzuj¹cy, który generuje przeciwnie skierowany pr¹d polaryzacji (bêd¹cy funkcj¹ czasu) zale¿ny od fizycznych w³asnoœci oœrodka skalnego. W momencie wy³¹czenia pr¹du polaryzuj¹cego, nastêpuje proces depolaryzacji oœrodka daj¹cy pr¹d depolaryzacji, bêd¹cy równie¿ funkcj¹ czasu.
2.2. M e t o d a p o m i a r ó w , a p a r a t u r a
Sondowania geofizyczne-powierzchniowe wykonano w wytypowanych obszarach wzd³u¿ równoleg³ych profili badawczych, odleg³ych od siebie o 75–100 m, tworz¹cych parcele o wymiarach od 300 × 900 m do 600 × 1400 m. Impuls elektryczny podawany by³ do oœrodka skalnego poprzez uziemiony przewoŸny nadajnik typu IRIS VIP-5 000 po³¹czony z generatorem o mocy 5 kW i modyfikowan¹ w zale¿noœci od uzyskiwanych rezultatów pomiarowych zespolon¹, prêtow¹ elektrod¹ nadawcz¹ (uk³ad sto¿kowy).
Dla pokonania obecnych w nadk³adzie wysokooporowych piasków kwarcowych (rejon Pustyni B³êdowskiej) o mi¹¿szoœci od 10 do ponad 70 m, zastosowano nowatorsk¹ mody- fikacjê elektrody nadawczej w postaci platformy stalowej zwiêkszaj¹cej impuls nadawczy.
Uk³ad pomiarowy umieszczony linijnie sk³ada³ siê z 8 po³¹czonych elektrod stalowych i odbiornika cewkowego typu SCINTREX IPR-12. Zastosowano 2-sekundow¹ transmisjê nadajnika oraz od 690 do 1050 ms rejestracjê spadku napiêcia depolaryzacji od momentu wy³¹czenia impulsu pr¹dowego. Zastosowana odleg³oœæ miêdzy elektrod¹ pr¹dow¹ a di- polem pomiarowym – 50 m, pozwala na efektywn¹ penetracjê oœrodka skalnego do g³êbo- koœci max 200 m, co jak siê okaza³o, z powodzeniem wystarcza do œledzenia mineralizacji siarczkowej g³ównego horyzontu rudnego na kontakcie wapieñ/dolomit kruszconoœny, za- legaj¹cego tutaj na g³êbokoœci 100–120 m p.p.t.
3. Przes³anki wyboru metody IP
W 2005 roku podjêto pierwsz¹ próbê okreœlenia skutecznoœci metody IP oraz oceny potencja³u z³o¿owego obszarów negatywnych w zewnêtrznych partiach z³o¿a rud Zn-Pb „Pomorzany” metod¹ spektralnego profilowania indukcyjnego IP, zastoso- wanej po raz pierwszy w Polsce na tak du¿¹ skalê (Retman 2006; Retman, Wierchowiec 2006).
Typowania obszarów badañ dokonano w oparciu o szczegó³ow¹ analizê œladów mi- neralizacji siarczkowej, obecnoœæ struktur brekcjowych, form krasowych oraz informacji z rdzeni wiertniczych w profilach opisowych negatywnych otworów powierzchniowych, w których nieudokumentowano obecnoœci z³o¿a bilansowego. Spoœród 156 otworów nega- tywnych, wykonanych pomiêdzy z³o¿ami „Pomorzany” i „Klucze I” w okresie ponad 40 lat prac poszukiwawczych, œlady mineralizacji siarczkowej stwierdzono a¿ w 84 otworach.
Informacje te poddano korelacji i analizie strukturalno-tektonicznej w stosunku do stref szczegó³owo rozpoznanych robotami górniczymi.
O zastosowaniu do poszukiwania stref zmineralizowanych siarczkami Zn-Pb metod geofizycznych typu IP zdecydowa³y przes³anki:
— brak rezerw zasobowych rozpoznanych otworami powierzchniowymi – poza g³ów- nym konturem udokumentowania w kat. A + B + C1, co uniemo¿liwia dalsze rozpoznanie potencjalnych zewnêtrznych cia³ rudnych.
— rezerwy zasobów rud tkwi¹ w analizie œladów mineralizacji Zn-Pb w otworach negatywnych. Zasoby potencjalne stref zewnêtrznych zosta³y wyeliminowane z bi- lansu z powodu niskich uzysków rdzeni otworów dokumentuj¹cych z³o¿a oraz gniazdowy charakter okruszcowania.
— wysok¹ zdolnoœæ do wtórnego na³adowania elektrycznego wykazuj¹ zespo³y mi- neralne typu: ZnS-PbS, ZnS-FeS2-PbS i FeS2-PbS, a wiêc typowe dla rud Zn-Pb rejonu olkuskiego.
4. Wyniki badañ
Efektem zarejestrowanych i zinterpretowanych iloœciowo modelowaniem komputero- wym danych dla inwersji 2D na bazie oprogramowania kanadyjskiej firmy SCINTREX s¹ dwa rodzaje map (Retman i in. 2005–2008).
W procesie interpretacji uwzglêdniono m.in. Ÿród³a zak³óceñ elektrycznych, np. pracê wentylatorów du¿ej mocy w szybach wentylacyjnych (wschodnim i zachodnim) pobliskiej kopalni „Olkusz-Pomorzany”.
Pierwszy rodzaj map to mapy opornoœci pozornej ska³ kontaktu wapieñ/dolomit kruszco- noœny (rys. 2), a wiêc strefy g³ównego poziomu potencjalnie zmineralizowanego siarczkami metali. Drugi rodzaj map to mapy zdolnoœci do wtórnego na³adowania elektrycznego ska³ kontaktu wapieñ/dolomit kruszconoœny na analogicznej g³êbokoœci (rys. 3).
Skorelowanie przestrzenne obszarów anomalnych, charakteryzuj¹cych siê najsilniejsz¹ zdolnoœci¹ do wtórnego na³adowania elektrycznego przy jednoczeœnie niskim oporze pozor- nym, pozwoli³o wskazaæ najbardziej prawdopodobne miejsca wystêpowania nieznanych dot¹d stref mineralizacji siarczkami Zn-Pb-Fe.
Stwierdzone anomalie IP grupuj¹ siê w obrze¿eniu z³o¿a „Pomorzany” i na po³udniowym przedpolu z³o¿a „Klucze I” na obszarze o powierzchni ponad 500 ha.
Poza g³ównym konturem rozpoznanych z³ó¿ (konturem „zwartym”) zinterpretowano ponad 50 nowych anomalii pozytywnych o d³ugoœci od 50 m do ponad 550 m i wyraŸnym charakterze gniazdowym (rys. 4).
Koñcowej interpretacji otrzymanych wyników, tzn. próby okreœlenia granicznej wartoœci pomiêdzy stref¹ negatywn¹ a potencjalnie okruszcowan¹ siarczkami dokonano w oparciu o badania testowe, wykonane w 2005 roku, w pó³nocnej czêœci z³o¿a „Pomorzany” na obszarze o wymiarach 400 × 1400 m, szczegó³owo rozpoznanym robotami chodnikowymi i do³owymi otworami wiertniczymi; opróbowanymi chemicznie na zawartoœæ Zn i Pb (Retman 2006).
Ekstrapolacja granicznej wartoœci anomalii pozytywnej na obszary nieznane i korelacja ze œladami mineralizacji w otworach negatywnych wykaza³a, ¿e ponad 90% otworów negatywnych ze œladami mineralizacji siarczkami Zn-Pb znalaz³o siê w obrêbie pozytyw- nych anomalii okonturowanych granic¹ 10–12 mV/V zdolnoœci do wtórnego na³adowania elektrycznego (Retman 2008).
Praktyczne potwierdzenie osi¹gniêtych rezultatów badawczych i wykorzystanie ich do celów górniczych przedstawiæ mo¿na na przyk³adzie rozpoznania fragmentu NW peryferii z³o¿a „Po- morzany”. G³ówny chodnik badawczy o biegu N-S oraz wykonane z niego na E dwa równoleg³e chodniki badawcze wydr¹¿one zosta³y w oparciu o dane z trzech odwierconych w tym rejonie bilansowych otworów powierzchniowych. Wykonane wyrobiska skartowano i opróbowano chemicznie ustalaj¹c wschodni¹ granicê z³o¿a bilansowego (kolor ¿ó³ty) w tej strefie.
Wykonano nastêpnie, w cyklu badawczym 2007 r., badania geofizyczne metod¹ IP na odleg³oœæ oko³o 800 m na W i NW od strefy rozpoznanej wyrobiskami górniczymi. Zinter- pretowano stwierdzone anomalie pozytywne o wartoœci granicznej > 10 mV/V (granica niebieska) oraz najsilniejsze wewnêtrzne anomalie > 20 mV/V zdolnoœci do wtórnego na³adowania elektrycznego (granica czerwona; rys. 5).
W kierunku osi najwiêkszej anomalii o d³ugoœci ponad 500 m i biegu NW-SE za- projektowano na W chodnik badawczy jedynie w oparciu o dane geofizyczne.
Szczegó³owe kartowanie wykonanego chodnika dowiod³o, ¿e strefie poni¿ej 2–3 mV/V, tzn. œrodkowy odcinek wyrobiska o d³ugoœci 60,0 m, odpowiadaj¹ p³onne dolomity krusz- conoœne i nie zdolomityzowane wapienie. Natomiast powy¿ej granicy 10 mV/V – odcinek pocz¹tkowy o d³ugoœci 35,0 m i koñcowy o d³ugoœci 70,0 m wykonanego wyrobiska – udokumentowano okruszcowanie o zawartoœci od 2,0–6,0% Zn; œrednio 3,5% oraz od 0,5–2,0% Pb; œrednio 0,8% (rys. 5 – kartowanie wyrobiska).
W najsilniejszych wewnêtrznych, pozytywnych anomaliach IP, o wartoœci granicznej powy¿ej 20–30 mV/V zdolnoœci do wtórnego na³adowania elektrycznego, np. na N od szybu
wentylacyjnego zachodniego, uda³o siê udokumentowaæ robotami chodnikowymi i do³o- wymi otworami wiertniczymi, w poziomie g³ównego horyzontu rudnego na kontakcie wapieñ/dolomit kruszconoœny, rudy metasomatyczno-warstwowe o mi¹¿szoœci 0,5–5,5 m i zawartoœci od 5,0–32,0% Zn i od 1,5–16,0% Pb, co potwierdza zasadnoœæ wyboru metody IP jako efektywnego narzêdzia w poszukiwaniach siarczkowych rud Zn-Pb w rejonie olkuskim.
W z³o¿ach Zn-Pb triasu œl¹sko-krakowskiego alpejska tektonika uskokowa ma charakter pod³o¿owy, zw³aszcza w olkuskiej czêœci monokliny, doœæ dobrze rozpoznanej robotami górniczymi, dominuje budowa rowowo-zrêbowa o biegu quasi-równole¿nikowym.
Rozmieszczenie stwierdzonych badaniami geofizycznymi anomalii pozytywnych IP, czyli gniazd rudnych wystêpuj¹cych poza g³ównymi konturami z³o¿owymi oraz analiza przebiegu krawêdzi dokonanej eksploatacji w g³ównym konturze z³o¿a „Pomorzany” wska- zuj¹ na regularnoœæ istniej¹cych tutaj cia³ typu gniazdowego.
Gniazda rudne wystêpuj¹ wzd³u¿ systemu o biegu NW-SE i NE-SW, a zw³aszcza w wêz³ach tego systemu, przy czym kierunek NW-SE ma charakter dominuj¹cy. Regular- noœæ taka wskazuje na istnienie systemu spêkañ o charakterze przed z³o¿owym, odziedzi- czonym, prawdopodobnie powaryscyjskim. System ten musia³ byæ okresowo otwierany (mo¿e kilkukrotnie), aby umo¿liwiæ migracjê roztworów ascensyjnych powoduj¹cych me- tasomatozê wapieni i powstanie mineralizacji siarczkowej, co wskazuje wyraŸnie na zwi¹zek z tektogenez¹ (Retman 2008).
Waloryzacj¹ tej koncepcji, a jednoczeœnie odpowiedzi¹ na te istotne wytyczne po- szukiwawcze bêdzie stwierdzenie nowych anomalii – gniazd z³o¿owych w wêz³ach spêkañ systemu NW-SE i NE-SW w negatywnym obszarze pó³nocno-zachodniej peryferii z³o¿a
„Pomorzany” dotychczas niezbadanego geofizycznie, w którym prace geofizyczne pla- nowane s¹ jesieni¹ 2008 roku.
Wnioski
1. Œlady mineralizacji siarczkowej Zn-Pb wystêpuj¹ce w otworach negatywnych zosta³y potwierdzone jako nowe nieznane potencjalne cia³a rudne typu gniazdowego w rezul- tacie wykonanych na powierzchni badañ geofizycznych typu spektralnego profilowania indukcyjnego IP – poprzez wyraŸne ró¿nice w³asnoœci elektrycznych p³onnych wapieni i dolomitów w stosunku do stref okruszcowanych siarczkami Zn-Pb-Fe w dolomitach kruszconoœnych.
2. Rud siarczkowych Zn-Pb o charakterze bilansowym oczekiwaæ nale¿y w dolomitach kruszconoœnych wykazuj¹cych zdolnoœæ do wtórnego na³adowania elektrycznego po- wy¿ej granicy 10–12 mV/V.
3. Stwierdzone geofizycznie gniazda rudne grupuj¹ siê w wêz³ach powaryscyjskich spêkañ systemu NW-SE i NE-SW, co mo¿e stanowiæ istotn¹ przes³ankê dla przysz³ych po- szukiwañ z³o¿owych.
4. Metoda IP jest kilkanaœcie razy tañsza od dotychczasowego rozpoznania wiertniczego w rejonie olkuskim. Dostarcza informacji planarnych w stosunku do, nierzadko obar- czonych b³êdem, informacji otworowych.
5. Badania geofizyczne tego typu maj¹ charakter nieinwazyjny i w obszarach braku za- k³óceñ elektrycznych wykazuj¹ du¿¹ dok³adnoœæ, co udokumentowano zasiêgiem okruszcowania Zn-Pb stwierdzonym w wyrobiskach górniczych.
6. Efekty prac winny stanowiæ impuls do badañ metod¹ IP obszarów perspektywicznych oraz weryfikacji potencja³u z³ó¿ Zn-Pb i Cu udokumentowanych danymi wiertniczymi, zw³aszcza w okresie unikalnej koniunktury na rynku metali.
LITERATURA
A p p a r a o A., S a s t r y R.S., S a r m a V.S., 1994 – Spectral studies on buried surface and volume polarizable target models. Exploration Geophysics 25, s. 31–37.
A p p a r a o A., S a r m a V.S., 1983 – The modified pseudo-depth section as a tool in resistivity and IP pros- pecting – a case history. Pure and Applied Geophysics 121(1), s. 91–108.
A p p a r a o A., S r i n i v a s G.S., S a r m a V.S., T h o m a s P.J., J o s h i M.S., P r a s a d P.R., 2000 – Depth of detection of highly conducting and volume polarizable targets using induced polarization. Geophysical Prospecting 48, s. 797–813.
H ö r d t A., H a n s t e i n T., H ö n i g M., N e u b a u e r F.M., 2006 – Efficient spectral IP-modeling in the time domain. Journal of Applied Geophysics 59(2), s. 152–161.
O l d e n b u r g D.W., L i Y., 1994 – Inversion of induced polarization data. Geophysics 59(9), s.1327–1341.
R e t m a n W., 2006 – Aktualny stan bazy zasobowej ZGH Boles³aw S.A. oraz mo¿liwoœci jej poszerzenia. [W:]
Mo¿liwoœci zagospodarowania z³ó¿ peryferyjnych rud Zn-Pb, s. 29–43.
R e t m a n W., W i e r c h o w i e c J., 2006 – Profilowanie geofizyczne metod¹ IP jako efektywne narzêdzie wspomagaj¹ce dokumentowanie zasobów rud Zn-Pb rejonu olkuskiego. [W:] Mo¿liwoœci zagospodarowania z³ó¿ peryferyjnych rud Zn-Pb, 73–74.
R e t m a n W., W i e r c h o w i e c J., M i h e l c i æ J., P i e c h o w i c z D., 2005–2008 – Interpretacja badañ geo- fizycznych metod¹ IP. Archiwum ZGH Boles³aw S.A., Bukowno.
R e t m a n W., 2008 – Poszukiwanie rud Zn-Pb typu gniazdowego w rejonie olkuskim. I Polski Kongres Geo- logiczny. Kopaliny metaliczne, streszczenie.
S e i g e l H.O., V a n h a l a H., S h e a r d S.N., 1997 – Some case histories of source discrimination using time- -domain spectral IP. Geophysics 62(5), s. 1394–1408.
S i n g h L.N., L a l T., A g r a w a l A.K., S i n g h S.L., S i n g h N., 2006 – Induced polarization in search of lead-zinc mineralization in Sawar belt, Ajmer district, Rajasthan. Journal of the Geological Society of India 68(2), s. 213–224.
S u m m e r J.S., 1976 – Principles of induced polarization for geophysical exploration. Elsevier, Amsterdam.
V a n h a l a H., P e l t o n i e m i M., 1992 – Spectral IP studies of Finnish ore prospects. Geophysics 57, s. 1545–1555.
SPEKTRALNE PROFILOWANIE INDUKCYJNE (IP) JAKO EFEKTYWNA METODA GEOFIZYCZNA W POSZUKIWANIACH RUD Zn-Pb TYPU GNIAZDOWEGO W REJONIE OLKUSKIM
S ³ o w a k l u c z o w e
Z³o¿e “Pomorzany”, gniazda rudne Zn-Pb, prospekcja, metody geofizyczne, spektralne profilowanie indukcyjne, weryfikacja potencja³u zasobowego z³ó¿ Zn-Pb i Cu
S t r e s z c z e n i e
Dotychczasowe prace poszukiwawcze i dokumentacyjne za rudami Zn-Pb w rejonie olkuskim prowadzono stosuj¹c kosztowne wiercenia powierzchniowe, które w obszarach wystêpowania siarczkowych rud Zn-Pb typu gniazdowego nie dostarczy³y zadowalaj¹cych wyników. Dla stwierdzenia obecnoœci gniazdowej mineralizacji Zn-Pb charakteryzuj¹cej siê zmienn¹ mi¹¿szoœci¹ i zró¿nicowanym zasiêgiem poziomym wykonano profilowania geofizyczne metod¹ IP. W rejonie olkuskim metoda ta, poza rozpoznaniem nieznanych dotychczas stref z mineralizacj¹ kruszcow¹, dostarczy³a informacji o litologii i tektonice badanych serii skalnych. Skorelowanie przestrzenne obszarów o najsilniejszej zdolnoœci do wtórnego na³adowania elektrycznego przy jednoczeœnie niskim oporze pozornym, pozwoli³o wskazaæ najbardziej prawdopodobne miejsca wystêpowania nieznanych dot¹d stref mineralizacji siarczkami Zn-Pb-Fe. Anomalie IP stwierdzono w obrze¿eniu z³o¿a „Pomorzany” i na po³udniowym przedpolu z³o¿a „Klucze I”, na obszarze o powierzchni ponad 500 ha. Poza g³ównym konturem rozpoznanych z³ó¿ zinterpretowano ponad 50 nowych anomalii pozytywnych o d³ugoœci od 50 m do ponad 550 m i wyraŸnym charakterze gniazdowym. Stwierdzone geofizycznie gniazda rudne grupuj¹ siê w wêz³ach po- waryscyjskich spêkañ systemu NW-SE i NE-SW, co mo¿e stanowiæ istotn¹ przes³ankê dla przysz³ych poszukiwañ z³o¿owych. Badania geofizyczne tego typu maj¹ charakter nieinwazyjny i s¹ kilkanaœcie razy tañsze od dotych- czasowego rozpoznania wiertniczego w rejonie olkuskim. Wyniki przedstawionych w artykule prac powinny stanowiæ impuls do dalszych badañ metod¹ IP obszarów perspektywicznych oraz weryfikacji potencja³u z³ó¿
Zn-Pb oraz Cu, zw³aszcza w okresie koniunktury na rynku metali.
INDUCED POLARIZATION (IP) – AN EFFECTIVE GEOPHYSICAL METHOD OF PROSPECTING OF THE NEST TYPE ZN-PB ORES IN OLKUSZ AREA
K e y w o r d s
‘Pomorzany’ deposit, nest type Zn-Pb ores, prospecting, geophysical method, induced polarization, veri- fication of deposit potential
A b s t r a c t
Until now prospecting works of Zn-Pb ores in Silesian-Cracovian Trassic ore-bearing dolomites were based on expensive surface drillings.
Application of imperfect drilling technique, the character of circum-deposit rocks, vertical and especially horizontal variability of sulfide mineralization as well as assumed in process of documentation Zn-Pb ores way of converting chemical data basing on core yield, caused resources elimination from balance a great number of possible to develop ore bodies.
There was made an attempt to explore selected areas using geophysical method – Induced Polarization, which use propagating properties of an electric impulse in rock environment of diverse resistivity. Selection of the areas was made in support of sulfide mineralization remains, existence of breccia structures, karst events analysis and drilling premises in negative boreholes in the border parts of the Zn-Pb ‘Pomorzany’ deposit. Those informations were correlated and analyzed, structurally and tectonically, in comparison with areas already geologically reco- gnized.
Surface probing in the 8-electrode system was made using the portable transmitter IRIS VIP 5000, which is equipped with generator 5 kW, working with the coil receiver SCINTREX IPR-12 and computer interpretation of inversion 2D.
The conclusive effect of this work is collected and presented as maps of areas, where anomaly reveals the strongest polarization ability and simultaneously low apparent resistivity for lower parts of ore-bearing dolomites, which are the carriers of the sulfide mineralization.
Different electric properties of rocks, which surround the deposit, as well as properties of the deposit itself, in which such complexes as show the high potential for polarization – ZnS-PbS, ZnS-FeS2-PbS and FeS2-PbS, turn out so significant, that using IP method, there can be selected so far unrecognized areas of occurrence of the nest type Zn-Pb ores.
Research from the years 2005–2008 (over 500 ha) revealed several dozen of new deposit’s anomalies of size from 50–550 m, located along the complex of tectonic linear structures in NW-SE and NE-SW direction, susceptible to migration of mineralizing solutions. The effects of this research should form an impact for future research of perspective areas and for verification of deposit potential (Zn, Pb, Cu), which were previously documented with drilling data, especially during the period of unique economic situation on the basic metal market.
Rys.1.Aktualnamapawyrobiskgórniczychwobrze¿eniuz³o¿aPomorzanyinaprzedpoluz³o¿aKlucze Fig.1.CurrentstateofgeologicalreconnaissanceperipheryofPomorzanydepositandforegroundsofKlucze
Fig. 2. Apparent resistivity of selected mining area
Rys. 3. Mapa zdolnoœci do wtórnego na³adowania elektrycznego ska³ w wybranym rejonie z³o¿a Fig. 3. Chargeability map of selected mining area
Rys.4.Szkicanomaliipozytywnychwobrze¿eniuz³o¿aPomorzanyinaprzedpoluz³o¿aKluczeI Fig.4.SketchmapofpositivelychargedanomaliesintheprospectedpartofPomorzanydepositandforegroundsofKlucze
Rys.5.Fragmentcia³arudnegorudZn-Pbzidentyfikowanegoprzyu¿yciumetodygeofizycznejIPipotwierdzonegoprzezprace Fig.5.FragmentofZn-PborefieldidentifiedbygeophysicalIPmethodandconfirmedbyminingexploration
