В почвах, водах и в воздухе могут быть определены двуокись серы, сероводород и другие газы, высвобождающиеся при окислении сульфидных месторождений. При поисках урана успешно используются определения количества газообразного радона (газа) в почвах и водах. С меднопорфировыми и другими типами рудных месторождений ассоциирует йод, поэтому почвенные газы над месторождениями могут дать ценную информацию.

При поисках горючих полезных ископаемых широко используют газовый анализ, позволяющих определять исключительно малые содержания.

В настоящее время более перспективным представляется исследование почвенных паров, так как пары и газы концентрируются в почвах в 1000 и больше раз интенсивнее, чем в воздухе. Атмосферное опробование имеет свои особые проблемы, связанные с такими факторами, как ветер, дождь и даже выхлопные газы самолетов. Аэросъемка, более пригодна для рекогносцировочных целей, когда она дополняет данные аэрогеофизики, фотограммаметрии и других дистанционных методов.

Летучие металлоорганические соединения Нg, Сu, Рb, Zn, Аg, Ni и Со определяются посредством корреляционной спектроскопии (табл.1.2). Этим чрезвычайно чувствительным методом определяются не атомы, а молекулы металлоорганических соединений.

Особый интерес для почвенно-газовых поисков представляет использование величины отношения СО₂/O₂. В процессе окисления сульфидной руды смесь природных газов обогащается СОз и обедняется О₂. Величина этого отношения будет особенно возрастает, когда сульфиды находятся в карбонатных породах; это обусловлено взаимодействием карбонатов с серной кислотой, образующейся в процессе окисления сульфидов. Над полиметаллическими месторождениями, скрытыми наносами мощностью в 20 - 25 м, аномалии СО₂ в 3 - 5 раз превышают фоновые значения.

Таблица 1.2 Пары-индикаторы рудных месторождений

Тема 7. Биогеохимический метод поисков. (4 часа)

План лекции

1. Условия применения

2. Методика применения

Условия применения

Применение биогеохимического метода поисков целесообразно, когда он обладает преимуществом перед другими методами:

1) в гумидной зоне при замедленной денудации, если широкое развитие получили процессы выщелачивания элементов-индикаторов из элювиально-делювиальных отложений и кор выветривания;

2) гумидной и умеренно влажной зонах, если вторичные литохимические ореолы перекрыты дальнеприносимыми отложениями мощностью до 40 м, а в отдельных случаях-до 80 м;

3) в пустынях и полупустынях аридной зоны, если вторичные литохимические ореолы или непосредственно рудные зоны перекрыты дальнеприносимыми отложениями мощностью до 20-40 м;

4) в заболоченных равнинах и торфяникчх при неглубоком (2 - 10 м) залегании потенциально рудовмещающих коренных пород;

5) на участках, покрытых сплошным моховым покровом, где отбор литохимических проб затруднен и связан с большими затратами;

6) на участках, покрытых растительным покровом, и со слепыми литохимическими ореолами рассеяния, верхняя граница которых находится на глубине не менее 1 м от дневной поверхности;

7) на участках, перекрытых крупноглыбовыми куррумовыми осыпями, поросшими деревьями и кустарниками;

8) на болотах (при условии их промерзания и возможности зимнего отбора проб).

В зависимости от поставленной задачи биогеохимические исследования делятся на региональные (1: 200000-1: 100000); собственно поисковые (1: 50000-1: 25000) и детальные (1: 10000).

Методика применения. Существуют два основных способа изучения и использования растительности при геохимических поясках - геоботанический и биогеохимический. Геоботанические поиски сводятся к визуальному исследованию растительности, а биогеохимические - к отбору и химическому анализу растений целиком, их отдельных частей или гумуса.

Геоботанические работы включают: а) выявление специфических ассоциаций (сообществ) растений, а также присутствия или отсутствия специфических разновидностей растений-индикаторов на определенный элемент и б) выявление необычных по форме или окраске разновидностей, появляющихся в результате вредного или токсического воздействия сточного содержания некоторых элементов в почвах над оруденением или вблизи от него.

Все исследования растительности основываются на том, что мобилизованные в процессе химического выветривания элементы в форме ионов концентрируются в почвенной влаге и путем сложных процессов осваиваются растениями (рис.7.1).

Рисунок 7.1 - Экстракция элементов, в том числе и металлов, содержащихся в почве, корневой системой деревьев

Корни участвуют в "опробовании" почв. Элементы почв мигрируют по разным частям дерева, в конечном итоге попадая в листья. Когда листья опадают и разлагаются, гумус обогащается металлами. Этот механизм объясняет также концентрацию некоторых металлов в углях. В результате продуманного отбора и последующего анализа отдельных частей растений (биогеохимия) могут быть обнаружены аномалии, указывающие на наличие рудной минерализации. При геоботанических поисках можно обнаружить явления обесцвечивания растений, карликовый рост или другие физиологические нарушения. Индикаторные растения не обнаруживают особых физиологических изменений, но отличаются тем, что произрастают преимущественно в областях, обогащенных определенными рассеянными элементами. Так, существуют растения-индикаторы на медь, цинк, селен, серу и многие другие элементы.

Интерес к химическому анализу растений, особенно деревьев, основан преимущественно на том, что корни некоторых видов растений достигают глубины 30 м и более и занимают значительную площадь, так что их корневой системой "опробуется" большой объем почв. В таких случаях с помощью анализа соответствующих частей дерева (коры, веток, иголок, листьев) можно выявить скрытую минерализацию (рис.7.2).

Рисунок 7.2 - Результаты биогеохимических поисков: содержание свинца в веточках растений указывает на нахождение рассеянного галенита в песчанике, погребенном под валунной глиной; мыс Бретон, Новая Шотландия. По материалам М. Картера

Решающее значение при биогеохимических исследованиях имеет тип растения, отобранная на анализ часть растения, возраст отобранной части (обычно опробуются двухлетние). Ясно, что использование растительности при поисках оруденения часто значительно сложнее любого другого метода, поскольку требует большой квалификации специалиста, как для отбора проб, так и для интерпретации.

По данным химического анализа золы глубококорневых растений были оконтурены аномальные зоны, связанные со скрытыми меднопорфировыми месторождениями. Причем биогеохимические аномалии были удалены от почвенных на расстояние более чем 240 м.

Применение биогеохимических методов оказывается практически выгодным, особенно при исследовании новых районов для проведения экспериментальных (ориентирующих - orientation surveys) поисков, когда требуются сравнительно легкие и недорогие методы. Вообще в любой обстановке применению биогеохимических методов должны предшествовать предэкспериментальные (ориентирующие) исследования, преследующие цель выявить наиболее пригодный для опробования растительный материал и оценить достоверность ожидаемых результатов. Биогеохимические и геоботачические методы все больше привлекают внимание исследователей. Геоботаника и биогеохимия применительно к поискам полезных ископаемых - тема блестящей книги Брукса, и можно предсказать, что в будущем эти методы будут использовать все чаще.

Рисунок 7.3 - Распределение молибдена в альпийской ели и в почвенном горизонте В. а - распределение Мо в альпийской ели (зола иголок двухлетнего дерева); б - распределение Мо в почве горизонта В.

Молибденовое месторождение Лаки-Шип [315]. Биогеохимические поиски четко показали эффективность метода опробования растений (деревьев) для данного месторождения; опробование почвенного горизонта В позволило почти также отчетливо выявить геохимическую аномалию.

Тема 8. Виды геохимических методов поисков (4 часа)

План лекции

1. Виды геохимических методов поисков

2. Опробование почв.

3. Опробование пород.

4. Опробование донных осадков

ТИПИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ (ВИДЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОИСКОВ) Выше упоминалось о нескольких видах геохимических поисков, но не говорилось об их относительной значимости. В табл.8.1 приведены последние статистические данные. Судя по ним, ни одному из методов не может быть отдано предпочтение. Выбор типа поисковых исследований определяется спецификой проекта, геохимическими особенностями предмета поисков, характером и доступностью опробуемого материала, климатическими условиями и выветриванием, особенностями рассеяния элементов в конкретном регионе. Например, в районах с преобладающим низким рельефом, мощными покрывающими толщами и небольшим количеством воды, как это имеет место в пустынях и полупустынях, лучше исследовать почвы, нежели горные породы, воды или что-либо другое. Относительная значимость различных типов поисков может также сильно меняться год от года в зависимости от целей и места проведения поисков. Вообще же в наименее развитых странах в настоящее время считается наиболее рациональным проводить рекогносцировочные исследования донных отложений.

Все исследования, перечисленные в табл.8.1, классифицируются по типу опробуемого и анализируемого материала. Однако геохимические исследования можно также типизировать в зависимости от их задачи как рекогносцировочные или детальные, ибо в какой-то степени при опробовании и анализе каждый из этих двух типов использует различные материалы.

Таблица 8.1 - Типы геохимических проб, проанализированных в Канаде и США (в %).

Цель рекогносцировочного обследования - оценить обширную площадь, сотни и десятки тысяч квадратных миль; к таковым относятся крупные концессии; площади со специфическими геофизическими или геологическими особенностями, которые представляются перспективными, или территории с большим количеством заявок, когда нужно отграничить от безрудных площади с рудной минерализацией, пригодные для последующего изучения. Поэтому этот метод используется для выбора площадей, а не для определения локализации отдельных месторождений.

Для выявления общей геохимической картины в зависимости от геологических условий и искомого элемента обычно требуется сравнительно невысокая плотность опробования (вероятно, один образец на 2,6 км² или даже один образец на 260 км²). Рекогносцировочные исследования обычно осуществляются за короткое время, характеризуются низкими затратами на единицу опробованной площади, и каждый образец представляет значительную площадь. Для рекогносцировочных изысканий лучше всего подходят пробы донных отложений (бассейны дренирования).

Детальные исследования проводятся в локальных участках, площадью от нескольких до десятков квадратных километров, с целью наиболее точного оконтуривания конкретных рудных месторождений или характерных структур (таких, как разломы), к которым могут быть приурочены подобные месторождения. При детальных исследованиях, особенно при поисках жил или других мелкомасштабных объектов, пробы могут отбираться с интервалом 3 м и менее. В этом случае предпочтительнее опробовать почву и растения, а породы, воды и другие типы образцов целесообразно опробовать в зависимости от конкретной обстановки. Каждый тип опробуемого материала можно использовать как для рекогносцировочных, так и детальных работ. На рисунке 8.1 показаны некоторые методы графического изображения аналитических данных, полученных при изучении донных отложений и почв.

Рисунок 8.1 - Некоторые обычно используемые способы изображения аналитических данных.

Слева (а) - поиски по данным осадкам (дренажный бассейн). /, 2 - размер условных знаков пропорционален величине содержаний, 3 - различные содержания обозначаются разными знаками, 4-использованы цифровые обозначения (обычно в млн^-1).

Справа (б) - металлометрические поиски с опробованием почв. Для того чтобы наглядно отразить распределение элементов на геохимической карте, наносятся контуры равных содержаний металлов (изограды)

ОПРОБОВАНИЕ ПОЧВ

Метод опробования почв (педохимический) широко используется в поисковой геохимии (табл.8.1), особенно при исследовании кор выветривания. Успех метода определяется тем обстоятельством, что в результате выветривания и выщелачивания рудоносных пород залегающие на них почвы, а также другие продукты выветривания и грунтовых вод оказываются зараженными аномальными содержаниями элементов. Поэтому элементы, мигрировавшие за пределы рудных месторождений с образованием в перекрывающих почвах аномальных концентраций (вторичных ореолов рассеяния), фиксируются на значительно большей площади, чем сами месторождения (рис.8.2). Как известно, почвы характеризуются слоистым строением, т.е. профилем, отдельные горизонты отличаются друг от друга минеральным составом и содержанием элементов-примесей, отчего при опробовании различных горизонтов можно получить самые разные результаты.

Опробование почв можно применять в рекогносцировочных целях, а также при разбраковке геофизических аномалий, но целесообразнее этот метод использовать при детальных локальных поисках для определения точного местоположения и размеров какой-либо конкретной аномалии.

Опробование пород. Поиски методом опробования коренных горных пород (называемые также литогеохимическими) основаны на анализе образцов пород в целом или отдельных минералов из этих пород. Опробуются обнажения или керн буровых скважин. В большинстве случаев опробуют невыветрелые породы.

При региональных рекогносцировочных исследованиях литогеохимическими методами возможно выявление перспективных геохимических (металлогенических) провинций и благоприятных для оруденения вмещающих пород. Обычная цель регионального исследования коренных пород - выявление геохимических диагностических признаков, по которым можно выделить породы, как правило, сопутствующие рудной минерализации. Хорошо известно, например, что некоторые типы гранитов имеют повышенное среднее содержание олова, вольфрама, бериллия, меди или молибдена, а другие - урана. Поэтому все возрастающее число исследований касается общего содержания микроэлементов в породах потенциально перспективных регионов, так же как и содержания микроэлементов в отдельных минералах. Примером последнего может служить изучение содержаний ниобия, олова и хлора в слюдах, которые могут быть индикаторами ниобиевой, оловянной и сульфидной минерализации цветных металлов в соответствующей вмещающей породе.

Понятие "литогеохимические поиски" включает методы геохимических поисков, основанные на опробовании как коренных пород, так и рыхлых отложений.

Детальные литохимические поиски преследуют разные цели. В некоторых случаях они используются для определения границ известных месторождений путем подземного или поверхностного опробования.

Все более привычным становится отобрать образцы пород со всех обнажений в районах аномалий, выявленных аэрогеофизическими методами. Пробы обычно анализируются на никель, медь и другие известные металлы.

Детальные литогеохимические поиски преследуют различные ближайшие цели. Это могут быть детализирующие поиски на основе результатов интерпретации рекогносцировочных данных по дренажному бассейну и геохимических или геофизических данных иных типов. Литогеохимические поиски, предпринимаемые в этих условиях, особенно на стадии алмазного бурения, имеют целью обнаружение оруденения или оконтуривание первичных ореолов рассеяния (определение характера рассеяния) элементов, ассоциирующих с минерализацией. Окружающие коренные породы часто отражают наличие или отсутствие оруденения за пределами известных границ месторождения.

Опробование речных осадков. Метод опробования донных осадков применяется почти исключительно в рекогносцировочных целях при изучении речных бассейнов. Говоря об изучении дренажных бассейнов, обычно имеют в виду опробование донных осадков, однако эти работы могут включать опробование воды и выделение шлихов тяжелых минералов. Можно также опробовать озерные и болотные осадки. Этот метод эффективен и экономичен, и с его помощью можно оконтуривать участки для последующих более детальных исследований. Опробуя донные осадки с интервалом 4 - 5 образцов на 1,5 км или изучая выделенные из них тяжелые минералы, можно выявить на водосборной площади геохимические или минералогические аномалии и проследить их до источника.

Плотность рекогносцировочного опробования зависит в значительной степени от объекта поиска. Обычно используются лишь осадки, участвующие в движении и находящиеся в действующем русле реки; многие геохимики называют их активными осадками. В благоприятных условиях можно использовать более древние отложения террас и пойм, относящиеся к ранним эрозионным циклам.

Этот метод применим в разнообразных климатических условиях, и, хотя предпочтительней районы даже с умеренным количеством атмосферных осадков, вполне реально использовать и отложения сезонных, пересыхающих водных потоков. Обычно отбирается фракция менее 80 меш (глина или ил), затем в поле или в лаборатории проводится химический анализ.

В районах, где преобладает физическое, т.е. механическое, выветривание (пустыни или районы со сложным рельефом), рудные минералы могут механически рассеиваться по донным осадкам в виде разобщенных обломочных минеральных зерен (кластического материала). Отделение тяжелой минеральной фракции выполняется аналогично традиционной шлиховой промывке золота, минералов, олова и других устойчивых тяжелых минералов в речных отложениях или гравии речного бассейна, весьма успешно применявшейся при поисках жильных месторождений.

Рекомендуемая литература

Контрольные задания для СРС

Тема 1. Общие понятия и принципы геохимических поисков. Геохимическое поле и его параметры. Локальные аномалии. Геохимические съемки и объекты поисков. Геохимические ландшафты. Геохимические поиски и оценка их эффективности [1, 2, 3, 4]

1. Предмет исследований при геохимических поисках

2. Геохимическое поле и его локальные аномалии

3. Геохимические съемки и объекты поисков

Тема 2. Литохимические потоки рассеяния. Твердый и растворимый сток с суши. Уравнения идеального потока рассеяния. Формирование реальных потоков рассеяния [1, 2, 3, 4]

1. Литохимические потоки рассеяния.

2. Твердый и растворимый сток с суши.

3. Уравнения идеального потока рассеяния. Формирование реальных потоков рассеяния

Тема 3. Вторичные литохимические ореолы рассеяния рудных месторождений, их классификация. Механический и солевой ореолы рассеяния. Уравнение остаточного рассеяния [1, 2, 3, 4, 5]

1. Вторичные литохимические ореолы рассеяния рудных месторождений, их классификация.

2. Механический и солевой ореолы рассеяния.

3. Уравнение остаточного рассеяния

Тема 4. Параметры вторичного ореола рассеяния. Смещения и деформации ореолов. Наложенные ореолы. Взаимоотношение ореолов и потоков рассеяния. Решение прямых и обратных задач [1, 2, 3, 4, 5, 6]

1. Смещения и деформации ореолов. Наложенные ореолы.

2. Взаимоотношение ореолов и потоков рассеяния.

3. Решение прямых и обратных задач

Тема 5. Первичные ореолы рудных месторождений. Рудное тело и его первичный ореол. Параметры первичного ореола. Исследование зональности месторождения. Решение поисково-оценочных задач [1, 2, 3, 4, 5, 6]

1. Первичные ореолы рудных месторождений.

2. Рудное тело и его первичный ореол.

3. Параметры первичного ореола.

4. Исследование зональности месторождения. Решение поисково-оценочных задач

Тема 6. Гидрохимический и атмохимический методы поисков [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

1. Виды биогеохимических методов поисков МПИ.

2. Какие растения используютя при биогеохимических поисках?

3. Какие части растения отбираются в пробу?

4. При каких условиях проводятся биогеохимические поиски МПИ?

Тема 8. Виды геохимических методов поисков. Опробование почв. Опробование пород. Опробование речных осадков [1, 2, 3, 5, 6, 7, 8]

1. Виды геохимических методов поисков.

2. Опробование почв.

3. Опробование пород.

4. Опробование речных осадков

Размещено на Allbest.ru