Геологическая оценка месторождений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2821 

Кафедра геологии и маркшейдерского дела

В.В. Мосейкин 
Д.С. Печурина 
 

Геологическая оценка
месторождений 

 

Учебное пособие 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва 2016 

УДК 55 
 
М81 

Р е ц е н з е н т ы :  
д-р геол.-мин. наук, проф. А.Л. Дергачев (МГУ им. М.В. Ломоносова); 
д-р экон. наук, проф. Ж.К. Галиев (НИТУ «МИСиС») 

Мосейкин В.В. 
М81  
Геологическая оценка месторождений : учеб. пособие / В.В. Мосейкин, Д.С. Печурина. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2016. – 322 с. 
ISBN 978-5-906846-09-9 

Цель пособия – раскрыть студентам суть основных геологоразведочных 
операций по получению геологической информации, ее роль и значение для 
экономической оценки месторождений полезных ископаемых. 
В пособии кратко изложены основы геологии, геохимии, минералогии и 
петрографии; морфологическая, минералого-технологическая, генетическая 
классификации месторождений полезных ископаемых; стадийность и взаимосвязь геологического изучения недр и геолого-экономической оценки месторождений; подсчет запасов традиционными и геостатистическими способами; кондиции и их важнейшие показатели; состояние и перспективы минерально-сырьевой базы и горнодобывающей промышленности России. 
В работе приведен глоссарий, в который вошли термины, выделенные 
курсивом и отмеченные звездочкой. 
Учебное пособие написано в соответствии с ФГОС «Экономика». 
Предназначено для студентов специальности 38.03.01 «Экономика» и 
может быть использовано студентами специальности 21.05.04 «Горное дело». 

УДК 55 

© Мосейкин В.В., 
Печурина Д.С., 2016 
 
 
ISBN 978-5-906846-09-9 
© НИТУ «МИСиС», 2016 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение....................................................................................................5 
Часть I. Основы геологии, геохимии, минералогии 
и петрографии .........................................................................................7 
Глава 1. Вещественный состав земной коры .........................................7 
1.1. Общие сведения о планете Земля.................................................7 
1.2. Химические элементы.................................................................11 
1.3. Минералы .....................................................................................19 
1.4. Процессы минералообразования................................................25 
1.5. Горные породы ............................................................................36 
1.6. Геологические формации............................................................45 
Часть II. Месторождения полезных ископаемых...........................48 
Глава 2. Классификации месторождений полезных ископаемых......48 
2.1. Основные понятия и определения .............................................48 
2.2. Геологические факторы, контролирующие оруденение..........50 
2.3. Генетическая классификация МПИ...........................................53 
2.4. Морфологическая классификация .............................................58 
2.5. Минералого-технологическая классификация..........................63 
Глава 3. Промышленная систематика минерального сырья 
и горных пород .......................................................................................68 
3.1. Качество минерального сырья....................................................68 
3.2. Количество минерального сырья ...............................................71 
3.3. Технологические свойства минерального сырья......................72 
3.4. Качество сырья месторождений горных пород ........................75 
3.5. Промышленная систематика горных пород..............................80 
Часть III. Геологическое изучение недр...........................................88 
Глава 4. Стадийность геологического изучения недр.........................88 
4.1. Организация, структура и функции геологической 
службы России....................................................................................88 
4.2. Этапы и стадии геологоразведочных работ ..............................91 
4.3. Геологическое картографирование............................................94 
4.4. Поиски полезных ископаемых ...................................................96 
4.5. Оценка месторождений...............................................................98 
4.6. Разведка месторождений полезных ископаемых....................100 
4.7. Технические средства и системы разведки месторождений .105 
Глава 5. Главные операции геологоразведочных работ....................115 
5.1. Опробование ..............................................................................115 
5.2. Оконтуривание...........................................................................123 

5.3. Подсчет запасов традиционными способами .........................127 
5.4. Подсчет запасов геостатистическими способами ..................140 
5.5. Классификации запасов и прогнозных ресурсов....................165 
5.6. Подготовленность запасов месторождений 
для разработки ..................................................................................171 
5.7. Учет состояния и движения запасов........................................175 
5.8. Оценка геологических условий эксплуатации 
месторождений .................................................................................179 
Часть IV. Геолого-экономическая оценка месторождений........184 
Глава 6. Требования промышленности к минеральному сырью .....184 
6.1. Виды и назначение кондиций...................................................184 
6.2. Основные показатели кондиций ..............................................188 
6.3. Обоснование кондиций.............................................................198 
6.4. Экологическое обоснование кондиций ...................................210 
Глава 7. Основы геолого-экономической оценки месторождений...214 
7.1. Цель, задачи и принципы геолого-экономической оценки ...214 
7.2. Оценочные показатели месторождений..................................217 
7.3. Потери минерального сырья при добыче................................222 
7.4. Экономическая оценка разведанных запасов месторождения ....226 
7.5. Финансирование и оценка инвестиций горных проектов......233 
Глава 8. Минерально-сырьевая база Российской Федерации ..........237 
8.1. Состояние и перспективы развития МСБ России ..................237 
8.2. Геолого-промышленные типы месторождений......................242 
8.2.1. Месторождения руд черных металлов .............................242 
8.2.2. Месторождения руд цветных металлов............................251 
8.2.3. Месторождения руд благородных металлов....................269 
8.2.4. Месторождения руд радиоактивных элементов..............277 
8.2.5. Месторождения редких, рассеянных 
и редкоземельных элементов ......................................................279 
8.2.6. Месторождения алмазов ....................................................280 
8.2.7. Месторождения углей ........................................................282 
Глава 9. Экологические аспекты разведки 
и разработки месторождений ..............................................................287 
9.1. Геологоразведочные работы и природная 
окружающая среда............................................................................287 
9.2. Вопросы экологии и разработка месторождений...................288 
9.3. Правовые аспекты разработки месторожденийи охраны ОС....293 
Библиографический список.................................................................296 
Глоссарий ..............................................................................................300 
Приложения ..........................................................................................306 

ВВЕДЕНИЕ 

Курс «Геологическая оценка месторождений» предназначен для 
студентов, обучающихся по ФГОС 38.03.01 «Экономика», включает 
изучение основ геологии, минералогии и петрографии; знакомство с 
важнейшими генетическими и промышленными типами месторождений, стадийностью их разведки и геолого-экономической оценки. 
Цель курса – раскрыть студентам суть основных геологоразведочных 
операций по получению геологической информации, ее роль и значение для экономической оценки месторождений полезных ископаемых. 
Геология – фундаментальная естественная наука о Земле. Вместе 
с тем Земля – объект исследования и множества других наук (астрономии, географии, геодезии, горного дела, биологии, почвоведения и 
др.), изучающих ее с различных позиций. Отличие геологии от других наук в предмете и объекте изучения.  
Предмет геологии – неорганический мир нашей планеты и закономерности его формирования и развития. 
Объект геологии – каменная оболочка Земли – земная кора (ЗК), 
или литосфера, и взаимодействующие с ней внешние (атмосфера, 
гидросфера, биосфера, ноосфера) и внутренние (мантия, ядро) оболочки Земли. Геология изучает закономерности развития нашей планеты, возникновения и эволюции жизни на Земле, процессы образования минералов, различных типов горных пород, условия формирования месторождений полезных ископаемых. 
Непосредственными объектами изучения являются слагающие ЗК, 
составные части (химические элементы, минералы, горные породы, 
полезные ископаемые, органические остатки и др.) и процессы, ее 
сформировавшие, которые называются геологическими. Геология – 
разветвленная область неорганического естествознания, опирающаяся на основные положения физики, химии, биологии и других естественных наук. Обширность задач и многообразие объектов изучения привели к ее разделению на ряд самостоятельных геологических 
наук, некоторые из которых приведены в табл. В1. 
Методы исследований в геологии подразделяются на прямые, косвенные, экспериментальные и математические. Прямые методы – 
геологическое картографирование (геологическая съемка), поиски и 
разведка. Косвенные методы – комплекс геофизических методов (гравиметрических, сейсмических, электрических, магнитометрических и 
др.). Экспериментальные методы – моделирование геологических 

процессов, синтез минералов и горных пород. Математические методы – статистико-математические и геостатистические методы обработки и оценки геологоразведочных данных, 3D-моделирование месторождений и подсчет запасов, реализованные на ЭВМ. 

Таблица В1  

Геологические науки и объекты их исследований 

Объект исследований 
Геологическая наука 

Фундаментальные науки 

Химический состав ЗК 
Минеральный состав ЗК 
Горные породы 
Геологические процессы 
 
Строение ЗК 
Движения и деформации ЗК 
История развития ЗК 
Напластования слоистых толщ 
Ископаемые органические остатки 
Физические поля Земли 
Формы рельефа 

Геохимия 
Минералогия, кристаллография 
Петрография, литология 
Динамическая геология, 
вулканология, сейсмология 
Структурная геология 
Геотектоника 
Историческая геология 
Стратиграфия 
Палеонтология 
Геофизика 
Геоморфология 

Прикладные науки 

Полезные ископаемые 
Подземные воды 
Грунты и инженерно-геологические 
процессы 
Запасы полезных ископаемых 
Геологическое обеспечение горного производства 

Учение об МПИ 
Гидрогеология 
Инженерная геология 
 
Учение о разведке недр 
Горнопромышленная геология 

Недра Земли – объект и среда горного производства. Формирование месторождений всегда связано с определенными геологическими 
процессами, протекающими в локальных участках ЗК, обладающих 
конкретными особенностями строения и развития. Поэтому геологическая информация – о вещественном составе, форме и условиях залегания тел полезных ископаемых и вмещающих их пород, содержании полезных компонентов в рудах, геологических запасах, гидрогеологических и инженерно-геологических условиях месторождений 
прямо или косвенно оказывает влияние, а зачастую определяет способ и систему разработки, схему вскрытия и многие другие стороны 
горного производства.  

Часть I. ОСНОВЫ ГЕОЛОГИИ, ГЕОХИМИИ, 
МИНЕРАЛОГИИ И ПЕТРОГРАФИИ 

Глава 1. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ 
ЗЕМНОЙ КОРЫ 

1.1. Общие сведения о планете Земля 

Планета Земля относится к Солнечной системе. Вокруг Солнца, 
центрального тела системы, движутся 9 больших планет со спутниками, свыше 1000 малых планет и около 100 периодических комет. 
Планеты подразделяются на две группы, отличающиеся по ряду параметров (табл. 1.1). 

Таблица 1.1 

Планеты Солнечной системы 

Планета 
Радиус планеты к 
радиусу Земли rп/rз Плотность, г/см3 Масса по отношению
к Земле 
Число 
спутников

Внутренние планеты 

Меркурий 
0,39 
5,07 
0,04 
– 

Венера 
0,97 
5,12 
0,81 
– 

Земля 
1 
5,52 
1 
1 

Марс 
0,53 
3,95 
0,11 
2 

Внешние планеты 

Юпитер 
10,95 
1,33 
316,94 
12 

Сатурн 
9,02 
0,69 
94,9 
10 

Уран 
4,1 
1,56 
14,66 
5 

Нептун 
3,92 
2,27 
17,1 
2 

Плутон 
0,46 
4 
0,7 
– 

Внутренние планеты имеют небольшие размеры, сравнительно 
медленное вращение и большие плотности; внешние – очень большие 
размеры, быстрое вращение вокруг оси и малые плотности [17, 39]. 
Форму Земли приближенно можно определить как трехосный эллипсоид, сплюснутый на полюсах. Ее геометрическую фигуру ограничивают поверхностью океана, мысленно продолженной под материками таким образом, чтобы она всюду была перпендикулярна к 
направлению силы тяжести. Полученная таким образом фигура называется геоидом. 
Некоторые параметры Земли характеризуются следующими цифрами: 

экваториальный радиус 
6378,245 км 
полярный радиус 
6356,863 км 
средний радиус 
6371,110 км 
поверхность Земли 
510 млн км2 
объем Земли 
1,08 ·1012 км3 

средняя плотность поверхностных пород 
2,7…2,8 г/см3 

Земная поверхность имеет более сложные очертания, чем геоид, 
так как на ее формирование оказывают большое воздействие геологические процессы. 29,2 % поверхности Земли приходится на сушу, 
70,8 % покрыто водой. 
Внешние оболочки Земли (внешние геосферы) – атмосфера, гидросфера, биосфера – играют важную роль в формировании и развитии ЗК и являются характерной особенностью строения нашей планеты. Оболочки постоянно взаимодействуют между собой и с твердыми оболочками Земли, обмениваясь материей и энергией. 
Атмосфера – газообразная оболочка Земли. Ее состав в приземных 
слоях, %: N – 78,08; О – 20,95; Аr – 0,93; СО2 – 0,09; другие газы – 
0,01. Масса атмосферы – 5,15·1015 т, 90 % ее сосредоточено в слое до 
высоты 16 км. По высоте атмосфера подразделяется на три горизонта – 
тропосферу, стратосферу и ионосферу. 
Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, включает в 
себя совокупность вод морей и океанов (1370 млн км3), вод суши 
(0,5 млн км3), материковых льдов (22 млн км3) и подземных вод 
(196 млн км3). Общая масса гидросферы – 1644·1015 т. Верхняя граница гидросферы – поверхность открытых водоемов, нижняя, вероятно, соответствует температурному уровню 374 °С – критической 
температуре воды. 
Биосфера – пространство, где существует органическая жизнь. В 
настоящее время это верхняя часть литосферы, вся гидросфера и 
нижняя часть атмосферы. Масса живого вещества Земли – 2,4·1012 т 
ничтожна, но по своему качественному воздействию на окружающую среду стоит на первом месте. Основу живого составляет углерод и в меньших количествах – кислород, водород, азот. Основная 
масса живого вещества сосредоточена в зеленых растениях. Процесс 
фотосинтеза вовлекает в кругооборот огромные массы вещества 
Земли и определяет высокий кислородный потенциал ее атмосферы и 
биосферы в целом. С химической точки зрения это реакция СО2 + 
+ Н2О → СН2О + О2, в результате которой синтезируется органическое вещество и выделяется свободный кислород. Процессы фотосинтеза и обратные ему (разложения органического вещества путем 

окисления) находятся в состоянии динамического равновесия, поэтому общее количество биомассы на Земле постоянно. 
Внутренние оболочки Земли (внутренние геосферы) подразделяются на ядро, мантию и ЗК. Поверхности оболочек и неоднородности 
в их пределах выделены на основе особенностей прохождения продольных и поперечных сейсмических волн в теле Земли. 
При прохождении сейсмических волн в горных породах (под материками на глубине 50…70 км, под океанами – 3…10 км) выделяются два слоя, на границе которых происходит резкое изменение скорости распространения волн. Этот раздел, где скорость продольных, 
упругих колебаний резко возрастает от 6,9…7,4 до 8,0…8,6 км/с, получил название поверхность Мохоровичича (или Мохо), по фамилии 
югославского ученого, впервые установившего это явление. Резкое 
изменение скорости прохождения волн на определенных глубинах 
указывает на границы перехода между какими-то породами, так как 
скачкообразные изменения скорости указывают на скачкообразные 
изменения плотности вещества. 
На основе этих данных в ЗК выделяются три основных слоя: осадочный слой, состоящий из мягких слоистых пород, со скоростью 
прохождения сейсмических волн 5,5 км/с; гранитный слой – 5,5…6,5 
км/с; базальтовый слой – 6,9…7,4 км/с. 
Первые два слоя имеют прерывистое залегание и достаточно хорошо изучены, третий исследован меньше. Граница между осадочным и гранитным слоями отбивается четко, между гранитным и базальтовым – плохо. Полагают, что только самая верхняя часть гранитного слоя представлена гранитами, а остальная – это сильно метаморфизованные горные породы. 
Выделяют ЗК двух типов: континентальную и океаническую. Кора континентального типа состоит из трех слоев: базальтового, 
гранитного и осадочного. Гранитный слой мощностью до 30 км перекрыт в отдельных участках (прогибах) осадочным чехлом (серией 
слоев различных пород) мощностью до 15…20 км и более, на котором залегают почвы. Кора океанического типа не имеет гранитного 
слоя, здесь базальтовый слой перекрывается тонким слоем (менее 1 
км) донных осадков. Мантия залегает под материками на глубине 
50…70 км. Верхняя мантия состоит предположительно из пород, 
близких по составу дунитам и перидотитам, с плотностью 3,0…3,3 
г/см3. Нижняя граница нижней мантии располагается на глубине 
2900 км. С этой глубины, где скорость сейсмических волн вновь резко возрастает, и начинается земное ядро, в котором различают внеш

нее и внутреннее ядро. Химический состав ядра неясен. Одни считают, что внешнее ядро силикатное, а внутреннее – железное, другие – 
что материал ядра идентичен составу мантии, но находится в особом, 
«металлизированном» состоянии. Такое состояние объясняется тем, 
что сверхвысокое давление задерживает плавление, придавая веществам свойства тяжелых металлов. Полагают, что внешнее ядро находится в жидком состоянии, что подчеркивается поведением поперечных сейсмических волн, а внутреннее – в твердом [17, 23, 39]. 
Тепловое поле Земли. Температура тела Земли с глубиной растет 
постепенно, в верхней мантии она около 1700…2000 °С, на глубине 
2900 км (ядро) приближается к 2200…2500 °С, а если внутреннее 
ядро по составу железное с примесями никеля и кремния, то температура внешней, «жидкой», части ядра около 3700 °С. Термический 
режим ЗК обусловливается рядом причин: главнейшая – солнечная 
радиация, далее тепловая энергия радиоактивного распада, далее тепло, возникающее при химических реакциях, кристаллизации минералов, тектонических процессах (ротационное тепло). 
Солнечное тепло проникает в ЗК примерно до глубины 20…25 км. 
Его роль для плодородия почв и жизни огромна. Слой горных пород, 
до которого проникают годовые колебания температуры, называется 
поясом постоянной температуры. Глубина залегания пояса постоянных температур зависит от географического положения, теплопроводности горных пород и условий их залегания, циркуляции подземных вод и близости вулканических очагов и т.п., например, Москва – 
20 м, Париж – 28 м, Якутск – 116 м. 
Ниже пояса постоянных температур наблюдается закономерное 
возрастание температур в зависимости от теплового потока. Для его 
характеристики введены два понятия: геотермическая ступень – 
число метров, на которое надо погрузиться, чтобы наблюдать повышение температуры на 1°С, и геотермический градиент – величина 
изменения температуры Земли в градусах Цельсия при погружении 
на каждые 100 м от поверхности. 
Изучение теплового поля Земли необходимо как для прогнозирования условий подземной разработки угольных и рудных месторождений, 
так и для оценки геотермальных ресурсов, которые в последние годы 
нашли широкое практическое использование в экономике многих стран. 
Прямым методам геологических исследований доступен только 
приповерхностный слой ЗК. Лишь немногие скважины достигли глубин свыше 10 км (1992 г. – Кольская сверхглубокая 12 262 м, 2008 г. – 
Катар – 12 289 м, 2011 г. – Сахалин – 12345 м), рудники – 4 км (золо

торудные рудники ЮАР – 4200 м), а карьеры только в настоящее 
время проектируются до глубин 900 м.  
Вещество земной коры в порядке усложнения степени его организации образует ряд: химический элемент – минерал – горная порода – 
формация горных пород. 

Контрольные вопросы 

1. Что является объектом изучения геологии? 
2. Назовите несколько геологических наук и объекты их изучения. 
3. В чем отличия внутренних и внешних планет Солнечной системы? 
4. Как подразделяются методы исследований в геологии? 
5. Чему равны полярный и экваториальный радиусы Земли? 
6. Что такое поверхность геоида? 
7. Перечислите внешние и внутренние геосферы Земли. 
8. Что представляет собой фотосинтез с химической точки зрения? 
9. Какими методами выделяются внутренние оболочки Земли? 
10. Охарактеризуйте строение земной коры на материках и океанах. 
11. Назовите отличия геотермической ступени от геотермического 
градиента. 
12. Значение науки геология для экономики страны. 

1.2. Химические элементы 

Химический состав геосфер изучает наука геохимия. Один из ее 
основателей В.И. Вернадский так определил задачи науки: «Геохимия изучает химические элементы, т.е. атомы земной коры и насколько возможно – всей планеты. Она изучает их историю, их распределение и движение в пространстве и времени, их генетические 
на нашей планете соотношения». Геохимия рассматривает законы 
распределения и миграции химических элементов и их изотопов в 
пределах Земли. В земной коре установлено 93 химических элемента 
(в космосе – 97), представленных более 360 изотопами. Наибольшее 
число изотопов имеют Sn – 10; Xe – 9; Cd, Te – 8; Fe, Pb, S – 4; O, Si, 
Mg, Cl и др. – 3. Двадцать два химических элемента, например Al, 
Mn, Na, Au, P и др., представлены единственным изотопом и называются простыми. 
Химический состав ЗК изучался многими исследователями. Американский исследователь Ф. Кларк вычислил среднее содержание 50 
главнейших химических элементов в ЗК (обобщив свыше 6000 анализов горных пород) и опубликовал эти данные в 1889 г. В его честь, 

по предложению А.Е. Ферсмана в 1924 г., среднее содержание химического элемента в ЗК называется кларк. Распространенность химических элементов в ЗК приведена в табл. 1.2, из которой следует, что 
8 элементов в сумме составляют более 97 % массы ЗК. Другие элементы содержатся в количествах менее 1 %. Анализ содержаний химических элементов в ЗК установил следующие закономерности их 
распространенности: 
1) элементы распространены крайне неравномерно; 
2) распространенность элементов обусловлена их положением в 
периодической системе Д.И. Менделеева; 
3) преимущественное распространение имеют химические элементы, расположенные в начале периодической системы, т.е. главная 
масса вещества ЗК состоит из легких элементов (до № 28); 
4) из соседних элементов периодической системы распространенность четного элемента, как правило, больше, чем нечетного. 

Таблица 1.2 

Химический состав земной коры, % масс. 

Элементы Ф. Кларк
(1920) 
А.Е. Ферсман
(1933) 
А.П. Виноградов
(1962) 
В. Мейсон
(1971) 
А.А. Ярошевский 
(1988) 

O 
50,02 
49,13 
49,13 
46,60 
47,90 

Si 
25,8 
26,00 
26,00 
27,72 
29,50 

Al 
6,3 
7,45 
7,45 
8,13 
8,14 

Fe 
4,18 
4,2 
4,20 
5,00 
4,37 

Mg 
2,08 
2,35 
2,35 
2,09 
1,79 

Ca 
3,22 
3,25 
3,25 
3,63 
2,71 

Na 
2,36 
2,4 
2,48 
2,83 
2,01 

K 
2,28 
2,35 
2,35 
2,59 
2,40 

H 
– 
– 
0,15 
– 
0,16 

Ti 
– 
– 
0,61 
– 
0,52 

C 
– 
– 
0,36 
– 
0,27 

S 
– 
– 
– 
– 
0,10 

Mn 
– 
– 
– 
– 
0,12 

Прочие 
3,76 
2,87 
1,67 
1,41 
0,01 

Норвежский геохимик В-М. Гольдшмидт в 1924 г. предложил 
геохимическую классификацию химических элементов, основанную 
на положении ионов на кривой атомных объемов, на их магнитных 
свойствах и сродстве с кислородом и серой, разделив элементы на 
четыре группы:  
сидерофильная группа химических элементов включает элементы 
семейства железа, платиновые металлы, а также молибден и рений (всего 11 элементов), по геохимическим особенностям близкие железу;