Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Геохимические методы поисков полезных ископаемых основаны на выявлении, оконтуривании и оценке потоков локальных ареалов и ореолов рассеяния элементов-индикаторов оруденения и элементов-спутников в коренных породах, рыхлых отложениях различного генезиса, природных водах, растениях и газах. В зависимости от этого различают:
— литохимические;
— гидрохимические;
— биохимические;
— атмохимические методы поисков.
Наибольшей универсальностью и распространением пользуются литохимические методы поисков. В зависимости от природных условий, целей и задач литохимические поиски проводятся по первичным (эндогенным), вторичным (гипергенным) ореолам или по потокам рассеяния элементов-индикаторов оруденения. Остальные геохимические методы имеют явно подчиненное значение.
Все геохимические методы сводятся к опробованию объектов исследования по выбранной сети, анализам проб на главные и сопутствующие элементы, обработке исходных данных и их интерпретации для оценки перспективности выявляемых аномальных площадей, зон и локальных аномалий.

Литохимические методы поисков по первичным (эндогенным) ореолам

Поиски по первичным ореолам заключаются в выявлении повышенных концентраций элементов-индикаторов оруденения и их спутников в коренных рудовмещающих породах и в изучении закономерностей их пространственного размещения по данным геохимического опробования обнажений, поверхностных или подземных горных выработок и скважин.
Отбор проб производится по линиям, ориентированным вкрест простирания рудовмещающих структур, чаще всего способом «пунктирной борозды». Обычно длины интервалов составляют 5 м.
Густота наблюдений зависит от детальности поисковых работ и, как правило, определяется геометрией поисковой сети.

Определение содержаний большинства элементов-индикаторов оруденения молибдена, свинца, цинка, меди, ванадия, никеля, кобальта, мышьяка, серебра, бериллия, циркония, ниобия и др. выполняются методами приближенно-количественного спектрального анализа, чаще всего по способу просыпки. Для оценки содержаний урана, лития, тантала, рубидия, цезия, фтора, ртути и золота необходимо применение специальных методов анализов, поскольку приближенно-количественный метод не обеспечивает в этих условиях удовлетворительных результатов. Валовые количества многих элементов-индикаторов могут быть установлены рентгеноспектральными анализами или более чувствительными нейтронно-активационными методами.
Выявление и оконтуривание первичных ореолов производится по результатам анализов геохимических проб по общепринятой методике, основанной на сравнении геохимических параметров изучаемых участков с параметрами фонового распределения элементов. За величину «фонового» содержания обычно принимается среднее арифметическое содержание из всей выборки проб, расположенных в пределах данной петрографической (литологической) разновидности неизмененных вмещающих пород.
Оконтуривание первичных ореолов элементов-индикаторов и их спутников производится на планах и в разрезах по значениям минимально аномальных содержаний. Установлено, что для большинства месторождений убывание концентраций рудных элементов по мере удаления от рудных скоплений происходит по экспоненциальному закону. Поэтому графики их размещения вокруг рудных тел, построенные в полулогарифмической системе координат близки к прямым линиям (рис. 4). Однако эта закономерность вуалируется неравномерным характером распределения рудных элементов в ореолах и выявляется только после соответствующего сглаживания (рис. 3).
А. П. Соловов предложил использовать для количественной характеристики миграционной способности элемента.
При проведении литохимических поисков в условиях слабой проявленности ореолов необходимо нейтрализовать заметное влияние фоновых содержаний элементов путем применения более чувствительных методов количественного анализа, использования анализов тяжелых фракций геохимических проб, использования рациональных (фазовых) анализов для тех элементов, форма нахождения которых во вмещающих породах и в ореолах рассеяния различна, суммирования или перемножения содержаний групп элементов, сходных по условиям их пространственного размещения, с последующим построением соответствующих аддитивных или мультипликативных ореолов.
Для целей интерпретации результатов поисков по первичным ореолам первостепенное значение имеет выявление зональности их строения, обусловленной закономерным пространственным размещением элементов-индикаторов.

Литохимические методы поисков по вторичным (остаточным) ореолам

Поиски по вторичным ореолам заключаются в выявлении и оценке локальных и узколокальных ареалов повышенных концентраций элементов-индикаторов оруденения и их спутников в рыхлых элювиальных и элювиально-делювиальных отложениях, реже в рыхлых отложениях других генетических типов по данным выборочного геохимического опробования. Как правило, они проводятся по открытым или ослабленным (реже погребенным) остаточным ореолам. Поиски месторождений по наложенным ореолам в дальнеприносных отложениях не эффективны.
Поиски рудных полей и месторождений по ореолам рассеяния элементов-индикаторов и их спутников в корах выветривания, элювиально-делювиальных отложениях или в почвах проводятся, соответственно, в масштабах 1:50 000—1:10 000. Опробованию подвергается мелкая песчано-глинистая фракция рыхлых отложений. Эффективность поисков в значительной степени определяется правильностью выбора представительного горизонта отбора проб и их фракционным составом, поскольку от этого зависит достоверность получаемой информации о распределении элементов-индикаторов в опробуемых рыхлых отложениях. Поэтому широкому применению метода обычно предшествуют опытно-методические работы по выявлению специфических особенностей ореолов рассеяния элементов-индикаторов прогнозируемого оруденения в данных ландшафтных условиях. Этими работами устанавливаются:
— характер развития вторичных ореолов по вертикали с выявлением
оптимальных глубин представительных горизонтов в рыхлых отложениях
различных типов;
— распределение элементов-индикаторов оруденения по фракциям
ситового анализа проб;
— значения местных фоновых и аномальных концентраций элементов-индикаторов оруденения и их спутников;
— морфологические особенности и элементы зональности вторичных ореолов.
Массы отбираемых проб в зависимости от фракционного состава рыхлых отложений могут изменяться в пределах от 50 до 200 г. Отбор проб производится с помощью специальных пробоотборников или из мелких закопушек.
Глубины представительных горизонтов зависят от объектов поисков, генетических типов рыхлых отложений и от ландшафтно-географических условий изучаемого района. В пустынных, полупустынных и степных зонах с сухим климатом и щелочной реакцией почв оптимальные глубины отбора проб составляют 0,1 — 0,2 м. В лесных заболоченных и горно-таежных районах с кислыми подзолистыми почвами глубины залегания представительных горизонтов достигают 0,5—1,5 м; в тропических или субтропических условиях, а также при опробовании кор выветривания (структурного элювия) коренных пород они могут достигать 3—5 м и более.
Для отбора проб из погребенных ореолов проходятся специальные скважины агрегатами шнекового бурения и другими техническими средствами.
Металлометрические съемки выполняются обычно по системам профилей, ориентированных вкрест простирания рудоносных структур. Расстояние между профилями принимается равным не более’ 0,9 предполагаемой средней длины ареала или ореола, а расстояния между точками отбора проб по профилям не более половины их предполагаемой средней ширины.

Литохимические методы поисков по потокам рассеяния в донных осадках

Поиски по потокам рассеяния эффективны только для тех элементов-индикаторов и спутников оруденения, которые обладают хорошей миграционной способностью в поверхностной водной среде. К ним, в первую очередь, относятся цинк, медь, свинец, молибден и уран, в меньшей степени, никель, сурьма и мышьяк. Потоки рассеяния элементов донных осадков постоянно и временно действующих водотоков могут рассматриваться как внешние зоны их вторичных ореолов, примыкающие к ним своими головными частями.
Полевые работы заключаются в отборе проб илистых русловых отложений или песчано-глинистых фракций аллювиальных и пролювиальных отложений, часто обогащенных органическим веществом. При отсутствии подобного материала в русловых отложениях опробуются пойменные образования и верхние кромки заболоченных речных долин рыхлых илисто-глинистых отложений временных водотоков, а при слабо развитой гидросети — сходные по составу рыхлые отложения нижних частей склонов долин.
Пробы массой 50—100 г отбираются непосредственно с поверхности или с глубины 15—20 см. Густота маршрутов и длина шага опробования зависят от масштабов съемок и степени разветвленности гидросети. При мелкомасштабных съемках длина шага опробования составляет 300—500 м, а с укрупнением масштабов уменьшается до 100—200 м. Обобщение международного опыта проведения съемок донных осадков свидетельствует о том, что при плотности опробования 1 проба на 1 км2 обеспечивается выявление всех потоков рассеяния, связанных с рудными полями месторождений крупного и среднего масштабов.

Гидрохимические

Поиски по водным ореолам рассеяния основаны на выявлении в природных водах ореолов повышенных концентраций комплексов элементов-индикаторов оруденения и их спутников, хорошо мигрирующих в водной среде в условиях зоны гипергенеза. К их числу относятся медь, цинк, свинец, никель, кобальт, молибден, мышьяк, сурьма, литий, уран, радий, щелочные и щелочноземельные металлы, йод и бром.
Сущность метода состоит в отборе проб поверхностных, грунтовых или подземных вод, анализах этих проб на содержания элементов-индикаторов и элементов-спутников оруденения для выяснения закономерностей пространственного размещения их водных ореолов. Наличие аномальных концентраций элементов-индикаторов оруденения в природных водах свидетельствует в определенных условиях о наличии повышенных концентраций этих элементов в коренных породах или в перекрывающих их рыхлых отложениях.
Гидрохимические методы относятся к числу наиболее глубинных методов выявления повышенных концентраций элементов в коренных породах. В условиях расчлененного рельефа по выходам источников с аномальными концентрациями элементов можно обнаружить рудные скопления на глубинах до нескольких сотен метров, а в предгорных районах — до нескольких десятков метров от дневной поверхности.
Пробы воды отбираются более или менее равномерно со всей территории исследуемого района. Число точек отбора проб зависит от масштаба гидрохимических съемок, сложности строения и водообильности района. При съемках масштаба 1 : 200 000 одна проба отбирается в среднем на 4—10 км2 (при опробовании открытых водотоков через 300—500 м). С укрупнением масштаба работ до 1:50 000 одна проба приходится в среднем на 1 км2, а при опробовании открытых водотоков — через 100—200 м. Отбор проб производится из родников, ключей, колодцев, минеральных источ-ников, малых рек и ручьев, скважин и горных выработок. Наиболее эффективно опробование источников, вытекающих из коренных пород, а также напорных и газирующих источников среди рыхлых отложений.
Обработка гидрохимических проб заключается в выпаривании воды и осаждении содержащихся в ней химических элементов различными реагентами. Анализы вод на широкий спектр элементов проводятся в полевых и лабораторных условиях полуколичественным методом сухих остатков. Анализы быстро изменяющихся компонентов (рН, Еh, Fе2+, Fе3+, СО2, О2, Н2) выполняются, как правило, на местах отбора проб в полевых лабораториях, с помощью потенциометров и другой специализированной аппаратуры. Для замеров значений Еh непосредственно в скважинах исполь-зуются специальные каротажные зонды.
Проведение гидрохимических съемок наиболее эффективно в горно-складчатых районах, для которых характерны большие мощности зон свободного водообмена, слабая минерализация и высокий окислительный потенциал вод, что способствует выявлению гидрохимических аномалий на глубинах до нескольких сотен метров от дневной поверхности. Хорошие результаты обеспечивают применение гидрохимических методов в гористых лесных, лесостепных и горно-таежных ландшафтах без долголетней мерзлоты.
В степных, полупустынных и пустынных ландшафтах возможности использования гидрохимических методов ограничиваются дефицитом вод, а наилучшее время для проведения съемок приходится на весенние месяцы.
Результаты гидрохимических наблюдений и анализов вод наносятся на карты и разрезы для составления специализированных карт и геометризации ореолов повышенных концентраций элементов-индикаторов и элементов-спутников оруденения в подземных водах.
Основным показателем перспективности водных ореолов служит тенденция увеличения комплексности их состава по мере приближения к рудным скоплениям. Однако гидрохимическая зональность водных ореолов обычно отличается сложностью вследствие неоднородности состава вмещающих пород, различий гидродинамического режима вод разных глубин, влияния зон тектонических нарушений и других геологических факторов, что существенно осложняет интерпретацию и оценку гидрохимических аномалий.

Биохимические

Биохимические методы поисков основаны на выявлении и окон-туривании локальных ареалов и ореолов повышенных концентраций элементов-индикаторов оруденения в растениях. Поиски сводятся к отбору проб живой массы травянистых, кустарниковых или древесных растений, произрастающих в пределах изучаемых площадей, сжиганию (озолению) этих проб и определению концентраций элементов в золе растений. По результатам анализов проб выявляются особенности пространственного размещения участков повышенных концентраций элементов-индикаторов оруденения на опробованных площадях.
В одну пробу отбирается живая масса растений с площади в несколько квадратных метров. Исходные массы проб зависят от необходимого для анализа выхода золы (от десятков до сотен граммов). Преимущество отдается растениям с глубоко проникающими корневыми системами, близкого физиологического состояния и возраста. Для опробования следует использовать «безбарьерные» виды и органы растений, которые концентрируют элементы пропорционально их содержанию в почвах. У древесных растений (сосны, лиственницы, осины и др.) лучше всего опробовать верхний пробковый слой коры (без живой коры и луба), который является безбарьерным органом по отношению к урану, свинцу, цинку, бериллию, фтору, литию, цирконию и ряду других элементов. Для опробования на радий пригодны любые виды растений, лучше всего многолетние. При выборе видов растений с относительно высокими концентрациями элементов-индикаторов оруденения для введения поправок на вид растения они предварительно группируются по относительному содержанию элементов в различных видах.
Перед проведением биохимической съемки необходимо провести районирование территории по природным условиям ведения поисковых работ для выделения площадей, на которых целесообразна постановка этого вида исследований. К ним относятся площади, перекрытые чехлом дальнеприносных отложений мощностью 2 м и более, на которых проведение литохимических съемок малоэффективно.
Глубинность биохимического метода выше, чем глубинность большинства других поверхностных поисковых методов. Максимальная мощность дальнеприносных рыхлых отложений, ограничивающая возможность метода в степных и пустынных районах, составляет 20—50 м, в лесных районах гумидной зоны 10—30 м, а в районах с многолетней мерзлотой не превышает 3—10 м. Однако сложности интерпретации биохимических аномалий, связанные с необходимостью учета влияния многочисленных биологических факторов на концентрации металлов в золах растений, заметно снижают достоверность результатов.
Результаты биохимических съемок оформляются в виде карт и разрезов с геометризацией моноэлементных ореолов на геологической и ландшафтно-географической основе, а также в виде схем индикаторных отношений между элементами-индикаторами оруденения.

Атмохимические

Атмохимические методы поисков основаны на выявлении и оконтуривании вторичных ореолов и полей повышенных концентраций углекислого газа, метана, сероводорода, сернистого газа, водорода, углеводородов, паров ртути и некоторых других газов в подпочвенном воздухе, как поисковых признаков месторождений различных полезных ископаемых. Наиболее полно в геологоразведочной практике разработаны методы прямых поисков нефтяных и газовых залежей по углеводородным газам и методы поисков сульфидных (в том числе ртутных) месторождений по газовым ореолам паров ртути, углекислого и сернистого газов.
Сущность газовых съемок заключается в отборе проб почвенного воздуха с помощью трубчатых пробоотборников или в виде газокерновых проб с последующим их анализом на содержание перечисленных выше газов. Пробы отбираются из скважин диаметром 43—65 мм с глубин около 1,5 м. Бурение мелких скважин осуществляется мотобурами. Быстрое определение сернистого и углекислого газов и суммы углеводородов производится непосредственно на точках наблюдения с помощью переносных газоанализаторов, а содержание паров ртути — с помощью смонтированного на автомашине атомно-абсорбционного газоанализатора или газо-колориметрическим методом.
Наиболее рационально проводить газовые съемки в масштабе 1:50 000 по профилям через 500 м с отбором проб через каждые 100 м.

Статья подготовлена при денежной поддержке компании «Туристическая Компания Викинг» располагающейся на сайте viking-travel.ru   . Данная компания занимается туристическими услугами, как для физических лиц, так и для крупных туристических агентств. На сайте компании «Викинг», вы сможете заказать уникальные туры в Скандинавию, Европу, финляндия коттеджи со скидкой и многое другое.