Геологоразведка в Казахстане: эволюция технологий

Открытие месторождения — это обычно результат комплексных исследований: от космических снимков до традиционных работ в поле. Цифровизация дополняет арсенал геологов новыми методами и помогает совершенствовать проверенные временем приёмы. Казахстану, в недрах которого скрыта вся таблица Менделеева, передовые технологии в геологоразведке так же необходимы, как и инвестиции для их проведения.

Минерально-сырьевой комплекс Казахстана остаётся основным источником пополнения бюджета республики: он обеспечивает порядка 70% ВВП страны и львиную долю валютных поступлений. Горно-металлургический сектор в 2024 году внёс в структуру ВВП порядка 8%. Но потенциал месторождений, которые добывающие компании разрабатывают сегодня, не бесконечен. По оценке Министерства промышленности и строительства Республики Казахстан, без пополнения балансовые запасы цветных и благородных металлов могут быть выработаны за 10-15 лет.

А значит, ускорение и качественный рост объёмов проведения ГРР — одно из стратегических направлений развития не только отрасли, но и всей экономики страны. Поэтому геологоразведка названа в числе национальных приоритетов. В 2024 году в Казахстане подвели итоги пятилетней госпрограммы геолого-геофизического изучения недр. В итоге обнаружены 38 перспективных участков с высокими прогнозными ресурсами редкоземельных металлов, золота, меди, никеля и других твёрдых полезных ископаемых.

В 2025 году геологи ведут исследования на участках недр общей площадью 1,9 млн км, а к 2026 году охват увеличится до 2,2 млн км. Без новых подходов эту задачу не решить.

Цифровые технологии в геологии быстро становятся незаменимыми, и лучше всего об этом могут рассказать представители компаний, которые специализируются на ГРР. Этой теме было посвящено немало дебатов на форуме MINEX Kazakhstan — 2025.

Во время DigiTech-сессии «Передовые методы поиска рудных месторождений: ключ к будущим открытиям в Казахстане» эксперты отрасли представили свой опыт применения новаций и совершенствования традиционных методов изучения недр.

Исторические данные и цифровые алгоритмы

Государственная программа изучения недр в Республике Казахстан предусматривает актуализацию геологической информации. Для этого организованы аэрогеофизические исследования, которые дают подробные данные о строении недр. Съёмки уже провели в Северном Прибалхашье и Калба-Нарымской зоне. Отдельный госпроект предусматривает обработку полученных геологических данных с помощью искусственного интеллекта.

Продвинутые алгоритмы глубокого обучения для работы с графиками и картами, автоматизация процесса классификации и структурирования геологических данных помогут построить систему, которая станет основой для прогнозирования месторождений полезных ископаемых, уверены в Национальной геологической службе республики.

Оцифровывают и историческое наследие: в основном это бумажные материалы и магнитные ленты. В настоящий момент общее количество первичной информации в геологических фондах Казахстана превышает 4,5 млн единиц. За 2023-2024 годы отсканировано и переведено на машиночитаемый язык менее половины из них.

При этом об актуальности и значении исторических геологических карт и данных в отраслевом сообществе спорят, ведь масштабные разведочные работы на территории страны велись ещё в советское время.

«Стоит ли проводить сплошную оцифровку геофизических материалов разных лет, как к ним относиться, можно ли использовать при интерпретации? Это хорошие вопросы. У нас есть опыт совмещения съёмок аномального магнитного поля, выполненных в различные периоды и разной аппаратурой.

Для связки данных между собой использовался цифровой модуль. При этом оцифровка снимков 1950-х годов оказалась наименее информативной и представляла лишь относительную ценность. На общей карте мы оставили эти данные, но закрыли полупрозрачной „маской”.

Опираясь на практику, можем сказать, что материалы таких старых карт, безусловно, имеют актуальность для региональной геологии, общей истории геофизической изученности Казахстана. Но при детальных поисках месторождений и картировании они малоэффективны», — считает начальник отдела инженерных изысканий и мониторинга недр ТОО НПЦ «ГЕОКЕН» Сабина Кудайбергенова.

По её словам, компания интегрирует технологии и опыт для решения разнонаправленных отраслевых задач. «ГЕОКЕН», основанный в 1997 году на базе акционерного общества «Аэрогеофизика» и Казахского филиала Всесоюзного института разведочной геофизики (КазВИРГ), и сейчас проводит аэрогеофизические исследования, занимается картографией. В рамках госпроекта компания помогла в сборе информации о глубинных структурах земной коры.

Кроме того, для поиска полезных ископаемых геологи используют наземные методы, среди которых — электро- и магниторазведка, гравиразведка и цифровые модели. Они, в частности, оказались эффективны для определения месторождений медно-магнетитовых руд. На основе полученной интерпретации геолого-геофизических данных были выделены перспективные участки и рекомендованные точки закладки поисково-оценочных скважин.

Наземной электроразведке отдают предпочтение многие компании, которые занимаются ГРР. И это закономерно, ведь такой геофизический метод обеспечивает высокую скорость выполнения заказов и информативность, и его можно применять в любых климатических условиях и на разных типах местности. Но тактика может отличаться.

«В прошлом году в Казахстане мы выполнили большой объём электроразведки с помощью двух методик. Одна из них — рекогносцировочная векторная съёмка или измерение двух компонентов напряжённости электрического поля. Метод не новый: его предложила еще в 70-х годах прошлого века компания Pinnacle Exploration (Канада). И тогда она исполнялась с достаточно большим расстоянием между измерительными точками: около километра или больше.

В нашем варианте мы сгущаем сеть измерений примерно до 250 метров. Методика даёт высокую производительность, большую глубинность и избавляет от ложных аномалий. Результаты, как и в других методах, представляются в виде карты. Мы привнесли некоторые изменения в работе с данными, используя 3D-инверсию с помощью программы Zon3s.

Вторая методика — электротомография, которая выполняется полевой установкой с разносами до полутора километров. В качестве примера: на нескольких участках в Западно-Мугоджарской зоне применение трёхмерной инверсии позволило выявить аномалии и прогнозировать образования медно-колчеданной залежи.

Таким образом, векторная съёмка помогает нам выделить структуру, а томография — выполнить детализацию, что повышает общую информативность и качество реализации ГРР», — отметил геолог-геофизик ЧК Smart Geophysics Limited Владимир Тарасов.

Возможности «воздушной» разведки

Интерес к минеральным ресурсам растёт, что требует новых сценариев проведения геофизических работ. Комплексным подходом к планированию таких исследований при разведке золоторудных объектов поделилась во время форума главный эксперт по методам поисков и обработки геологической информации ООО «УК Полюс» Ксения Антащук.

«В основе всего должна лежать поисковая модель, из которой логично вытекают геологические задачи, которые нам нужно решать на конкретном участке. С её учетом применяются автоматизированные методы прогнозов перспективных площадей, для которых вначале можно использовать ретроспективные данные.

И, уже имея геологические задачи, физико-географические условия проведения работ, мы можем выбрать эффективный комплекс методов с одной стороны и оптимальную тактику съёмки с другой. И если магниторазведка с использованием беспилотных носителей в настоящий момент является стандартом, то электроразведка с БПЛА пока не столь распространена. Мы её применяем с хорошими результатами.

Геофизические методы играют значимую роль на поисковом этапе разведки золоторудных объектов, но здесь важен контроль качества данных, а также максимально полный учёт имеющейся априорной информации и плотное взаимодействие с геологической службой», — пояснила участница DigiTech-сессии.

Как получить больше данных, проводя аэрогеофизические съёмки? Вариантов много, и на форуме многие представители отраслевого сообщества делились своими ноу-хау. О том, как за один полёт сделать гамма-спектрометрию, магнитометрию и электроразведку, рассказал генеральный директор компании «Геотехнологии» Евгений Каршаков.

«Для этого мы используем собственную разработку — комплекс „Экватор”. С его помощью в течение шести месяцев проводили работы в Руанде. Правительство республики было заинтересовано в исследованиях для увеличения запасов полезных ископаемых. Съёмку выполняли с масштабом 1:50 000, а это более 50 тысяч погонных километров.

Одна из особенностей нашего комплекса в том, что он даёт возможность одновременно интерпретировать данные как во временной, так и в частотной областях. Первая лучше показывает глубинные объекты, которые могут быть прикрыты какими-то проводящими отложениями, а вторая дифференцирует объекты в верхней части разреза.

На нескольких участках обнаружили контрастные проводники: кварциты и метаморфизированные сланцы. Наличие таких проводников в сочетании с магнитной аномалией, вероятно, связано с активным процессом сульфидообразования. И мы можем подтвердить, что аналогичные особенности геофизических полей наблюдались на месторождении Сухой Лог в России. Мы рекомендовали этот участок для дальнейшей детализации.

Руанда известна как страна тысячи холмов, то есть рельеф там сильно изрезанный. Вертолётная съёмка вполне справляется с подобными участками. А одновременное изучение электрических, магнитных и радиоактивных свойств позволяет достаточно точно устанавливать геологическую природу выделяемых аномальных объектов», — полагает эксперт.

Действительно, многометодные геофизические съёмки — мировой тренд. Они становятся средством мобилизации участков для поисково-оценочной работы и ускоряют темпы развития перспективных территорий.

«Основные наши проекты сосредоточены в России, но каждый год мы выполняем проекты и за рубежом, в частности в Казахстане. Все геофизические методы, которые можно выполнить с воздуха на вертолётах, самолетах и БПЛА, включая ту же магнитометрию, модификации электроразведки, гамма-спектрометрию можно комбинировать в зависимости от условий. Задача ставится с детальным картированием прогнозных факторов.

Один из примеров — инклюзивный фактор, не выходящие на поверхность интрузии. Соответственно, они различным образом проявляются в геофизических полях. Интрузии кислого состава определяются только при подключении гравиметрии, этот метод оправдан при картировании массивных гранилоидов. В анализе гидротермально-метасоматического фактора ведущая роль отдаётся гамма-спектрометрии.

Когда мы включаем в геофизический комплекс воздушно-лазерное сканирование и аэрофотосъёмку, то получаем дополнительный набор информации в виде высокоточной модели рельефа, его фотопланов. Совмещение геофизических методов и цифровой обработки снижает неоднозначность при интерпретации данных, повышает их достоверность и геологическую отдачу», — привёл примеры совмещения методик главный геофизик АО «ГНПП „Аэрогеофизика”» Алексей Трусов.

Дистанционное зондирование в новом ракурсе

Для геологического таргетирования и поиска рудных месторождений дистанционное зондирование земли (ДЗЗ) применяется давно. Первые фотоаппараты с этой целью устанавливали ещё на аэростатах, затем на аэропланах. В эру спутников приоритет геологи отдали космической съёмке. А сейчас специалисты всё чаще предпочитают беспилотники.

Метод дистанционного зондирования широко используется, поскольку позволяет за короткое время охватывать большие пространства, выявлять околорудные метасоматиты, проводить структурный анализ локализации спектральных аномалий, определять перспективные участки недр и улучшать качество геологических карт. Инновацией ДЗЗ не назовёшь, но цифровые технологии во многом помогают его усовершенствовать.

«Мы используем данные дистанционного зондирования для создания цифровой модели рельефа. Это космическая съёмка: ASTER, WorldView-3 и снимки оптического диапазона Sentiel-2. На отдельных участках аэрофотосъёмку выполняли с помощью БПЛА.

Обрабатывая полученную информацию, сначала проводим анализ качества и представительности полученных материалов. Затем выполняем мультиспектральный анализ — метод известный, проверенный, но достаточно трудоёмкий. После этого наши специалисты делают структурное дешифрирование, как ручное, экспертное, так и автоматизированное — с помощью специализированных программ.

За этим следует геологическая интерпретация полученных результатов», — рассказал участник DigiTech-сессии, заместитель генерального директора по науке, главный геолог ООО «ИГТ Сервис» Андрей Читалин.

Эти алгоритмы специалисты группы «ИТГ» применяли для исследования рудных месторождений в России, Казахстане, Кыргызстане, Монголии, Грузии, Перу, Австралии, странах Африки.
Результаты говорят за себя сами. В Горном Алтае на основе анализа снимков ASTER геологи выделили зональные мультиспектральные индексы и сумели прогнозировать медно-порфировый объект.

В Грузии перед представителями компании стояла задача провести детальное структурно-геологическое картирование месторождения. Используя материалы БПЛА-съёмки карьеров и цифровую модель рельефа, удалось картировать рудную минерализацию. А в Казахстане с помощью цифровой модели были выделены потенциально рудоносные поля. Часть из них совпадали с данными карт, опубликованных ранее, а многие до этого не были определены.

При всех плюсах представленный комплексный анализ не лишён недостатков. Например, его сложно использовать в лесных регионах. Информация об аномалиях не всегда оказывается точна. Поэтому полученные данные требуют традиционной проверки в полевых условиях. Нужно на месте провести структурные наблюдения и измерения спектральных характеристик минералов, которые входят в состав горных пород.

«Многие объекты мультиспектрального анализа похожи по своим характеристикам на крупные аномалии, но на самом деле ими не являются. Мы можем получить иллюзию либо, наоборот, пропустить рудный объект, если кроме снимков ничего больше использовать не будем. Вывод простой и очевидный: все аномалии нужно заверять в поле.

Тем не менее метод вполне эффективный, если учитывать присущие ему ограничения. Поэтому мы продолжаем его использовать. Сейчас занимаемся созданием нового программного комплекса для обработки данных дистанционного зондирования. В него войдут два модуля: SOVA, который будет автоматически отделять геологические карты от условной спектральной аномалии, и Lineament+ (аналог LESSA). Второй уже начали использовать, и, на наш взгляд, он быстрее и эффективнее западной технологии», — заметил г-н Читалин.

Итак, на DigiTech-сессии специалисты отрасли представили выборку продуктивных технологий, которые геологи часто используют в поле и в небе. И это ценно, поскольку эволюцию геологоразведки в Казахстане связывают в первую очередь с усилением её технологического вооружения. В 2025 году частью этой большой работы станет аэрогеофизическая съёмка на участках первостепенной значимости с привлечением специализированных компаний.

Текст: Мария Кузнецова