Лекция 7. Методы поисков месторождений полезных ископаемых: литохимические, гидрохимические, биогеохимические, атмохимические

Литохимические методы поисков полезных ископаемых проводятся как по первичным ореолам, так и по потокам рассеяния, и по вторичным ореолам, характеризуясь при этом (в каждом отдельном случае) специфическими особенностями и условиями проведения.

Поиски по первичным ореолам могут проводиться на всех стадиях геолого-разведочных работ, но их эффективность на каждой стадии зависит от ряда геологических, ландшафтных и экономических факторов. Основными факторами надежности проведения поисков является: наличие определенных пород и тектонических структур; характер эпигенетических преобразований пород.

В зависимости от масштаба работ все литохимические исследования по выявлению и изучению первичных ореолов можно разделить на региональные, поисковые и разведочно-эксплуатационные.

Региональные литохимические исследования проводятся одновременно с составлением геологических карт масштабов 1: 200 000 – 1: 50.000 и региональными геофизическими работами. Для составления сводного геолого-геохимического разреза проводится опробование коренных пород по профилям, расположенным вкрест простирания пород. При геологической съемке масштаба 1: 50.000 проводятся поиски по первичным ореолам в пределах обнаженных и особо перспективных для обнаружения месторождений участков. Опробование коренных пород при геологической съемке масштаба 1: 50 000 позволяет по комплексам элементов выделить толщи, потенциально перспективные для обнаружения в них залежей Pb, Zn, Cu, Au, W. На этой же подстадии возможно установление потенциальной рудоносности изверженных горных пород. Обязательному опробованию на этом этапе подвергаются коренные породы в горных выработках и керн буровых скважин.

Собственно поисковые работы для выявления месторождений по первичным литохимическим ореолам проводятся в масштабах 1: 25 000 – 5000. Исследования в масштабе 1: 25 000 проводятся при опоисковании крупных аномальных участков или рудопроявлений. Основу же рассматриваемого этапа исследований составляют поиски в масштабах 1: 10 000 – 1: 5 000. В связи с тем, что детальные и поисково-оценочные исследования выполняются с использованием дорогостоящих буровых и горных работ, то результаты площадных литохимических поисков должны в обязательном порядке учитываться при заложении буровых и горных выработок. Сами выработки необходимо опробовать по мере их проходки для выявления первичных ореолов оруденения. Полученные данные используются для корректирования направления работ, выбора мест заложения выработок второй очереди.

Разведочно-эксплуатационные исследования проводятся в масштабе 1: 5 000 – 1: 2 000 и направлены на оценку перспектив развития оруденения на глубину и на фланги разведуемых месторождений и рудопроявлений. Не менее важной задачей является установление закономерностей распределения элементов-примесей в рудах. Кроме того решаются вопросы касающиеся «увязки» рудных тел, подсеченных на глубине, уточнение их морфологии, а также корректирование направления разведочных работ; установление очередности заложения разведочных выработок и т.д. Опробование производится из горных выработок и по керну буровых скважин, а в случае необходимости переопробуются естественные обнажения. В тех районах, где ранее не проводились поиски по первичным ореолам, необходимо начинать работу с постановки опытно-методических исследований. При этом следует решать следующие основные вопросы: определение геохимического фона и аномальных содержаний элементов-индикаторов для различных типов пород; выявление морфологических особенностей первичных ореолов различных элементов; установление формы нахождения элементов-индикаторов в ореоле (минеральной, изоморфной и др.); установление зональности оруденения и т.д.

Удобнее всего местный геохимический фон пород определять на участках, удаленных от месторождений. Для изучения геохимических и морфологических особенностей первичных ореолов необходимо выбирать хорошо разведанные (эталонные) месторождения. Более надежно проводить изучение особенностей ореолов путем опробования горных выработок и скважин, расположенных в одном разрезе, так чтобы опробовались и рудные тела, и рудовмещающие породы. Как правило, опробование ведется по профилям, ориентированным вкрест простирания ожидаемых рудных зон. Расстояния между профилями и точками отбора проб в профиле зависят от масштаба исследований: так при работах в масштабе 1: 50 000, расстояние между профилями равно 500 м, а между пробами в профиле – 50-20 м; при работах в масштабе 1: 10 000 – 100х10 м, при разведочно-эксплуатационных исследованиях расстояние между пробами чаще всего зависит от обнаженности и колеблется от 10 м до сплошного опробования пунктирной бороздой. Отобранные при литохимических поисках по первичным ореолам пробы, при подготовке к спектральным и химическим анализам, подвергается измельчению, перемешиванию, сокращению, механическому истиранию (вес проб 50-100 гр.).

Результаты литохимических поисков по первичным ореолам изображаются в виде графиков и карт. Графики составляются по результатам анализов проб, отобранных по отдельным геологическим разрезам. На один график можно наносить содержания нескольких элементов, при этом за единицу измерения принимается значение местного геохимического фона (Сф), на этот же график выносятся аномальные содержания элементов (С_А), рассчитанные для каждого типа пород. При изображении результатов анналов поисков по первичным ореолам наиболее важной операцией является выделение аномалий. Как правило, используются результаты вариационно-статистической обработки данных анализов, при этом каждая единичная проба с содержанием элемента выше аномального заслуживает внимания.

С_А=Сф-3s

где С_А – аномальное содержание элемента;

Сф – фоновое содержание элемента;

s – стандартное отклонение (средне квадратическое).

На кальку-накладку геологической карты с вынесенными линиями профилей и точками опробования выносятся определенные спектральным анализом значения содержаний элемента, причем такие кальки строятся для каждого элемента, затем методом изолиний строятся аномалии. В дальнейшем делается одна сводная калька накладка, на которой кроме отдельных аномалий различных элементов (выделенных разным цветом) выделяются аномальные зоны. Они представляют собой участки с пространственно сближенными аномалиями, образование которых может быть вызвано одними и теми же причинами.

Выделенные геохимические аномалии характеризуются определенными геохимическими параметрами:

1) линейной продуктивностью ореола (М);

где m_i – длина интервала опробования (м);

C_i – содержание элемента в пробе (%);

С_ф – фоновое содержание элемента (%).

2) площадной продуктивностью ореола (Р) в рассматриваемом сечении.

где – шаг отбора проб в профиле (м);

L – расстояние между профилями (м);

– сумма содержаний элемента в ореоле (аномалии);

С_ф – фоновое содержание элемента в ореоле;

N – число проб, вошедших в подсчет.

Эти расчеты мы будем делать на лабораторных занятиях.

Литохимические поиски проводятся как по потокам рассеяния, так и по вторичным ореолам; в зависимости от масштаба работ они подразделяются на: региональные, собственно поисковые, детальные.

Региональные работы проводятся в масштабах 1: 200 000 и 1: 100 000 и в зависимости от рельефа местности имеют свои особенности: в слабо расчлененных районах аридной зоны проводятся литохимические исследования по вторичным ореолам; в горных активно денудированных районах литохимические исследования ведутся по потокам рассеянии; целесообразно их сочетать со шлиховой съемкой; в районах гумидной зоны со сглаженными формами рельефа исследования ведутся по потокам рассеяния совместно с гидрохимической съемкой.

Основной задачей исследований является выяснение геохимической характеристики и металлогенических особенностей района, а также обнаружение потоков и ореолов рассеяния выветривающихся месторождений.

Собственно поисковые работы проводятся в масштабах 1: 50 000 и 1: 25 000 на участках, давших положительные результаты при региональных работах. Поиски по потокам рассеяния проводятся в расчлененных районах и условиях пенеплена, прорезанного балками и оврагами, вскрывающими коренные породы. В равнинных условиях проводятся поиски по вторичным ореолам. Основной задачей литохимических поисков на этой стадии является обнаружение месторождений и установление общих закономерностей их размещения.

Детальные исследования проводятся в масштабах 1: 10 000, 1: 5 000, 1: 2 000 на участках положительно оцененных предыдущей стадией. Основной задачей этой стадии является обнаружение, оконтуривание и оценка ореолов рассеяния, а по возможности, самих тел полезных ископаемых или отдельных зон. На этой стадии выделяются конкретные участки для проведения заверочных работ путем проходки горных выработок и буровых скважин. Сеть отбора проб в зависимости от масштаба поисков приводится в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Масштабы литохимических поисков по вторичным ореолам

При литохимических поисках по потокам рассеяния в пробу отбирается илисто-глинистое или песчанистая фракция массой 50 гр. Начинается отбор с устьев рек (с заходом в боковые протоки) и доходит до их вершин. В боковых протоках первые пробы отбираются в приустьевой части, расположенной выше уровня половодья реки, в которую впадает приток. Широкие заболоченные долины с плохо выраженным руслом опробуются по обоим бортам.

При литохимических поисках по вторичным ореолам в пробу отбирается песчано-глинистая фракция. Одновременно с отбором проб производится их документация и составляется абрис. При этом обязательно отмечаются по маршруту реки, дороги, горные выработки, особенности рельефа, характер рыхлых отложений.

Следует отметить и некоторые особенности обработки отобранных литохимических проб на различных стадиях работ: так при региональных исследованиях обязательному определению в пробах спектральным методом подлежат следующие элементы – B, Be, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Ba, La, Pb, W. Следует учитывать элементные ассоциации: например, при высоких содержаниях Pb и Zn необходимо определять Ag, Ga, Cd, Ge.

При региональных работах целесообразно определение магнитной восприимчивости рыхлых отложений на предмет выявления титаномагнетитовых и магнетитовых месторождений.

При проведении собственно поисковых работ число элементов, определяемых спектральным анализом, сокращается до 10-15, в зависимости от металлогенических и геологических особенностей изучаемого района.

При детальных литохимических исследованиях спектральным анализом определяются только элементы, являющиеся прямыми или косвенными индикаторами оруденения, кроме того, сюда же необходимо включать и элементы, образующие надрудные первичные ореолы (I, B, Br).

Результаты, полученные в процессе проведения литохимических поисков, обрабатываются следующим образом: в самостоятельные выборки объединяются пробы, отобранные только в одинаковых ландшафтно-геохимических условиях, затем для них рассчитываются фоновые и аномальные содержания. Для каждого элемента составляются отдельные карты, на которых (при поисках по потокам рассеяния) результаты анализов проб изображаются в виде линий, параллельных опробуемому руслу. Их толщина соответствует (в масштабе) содержанию элемента в потоке, а длина – протяженности потока с данным содержанием элемента. Кроме того, составляется сводная карта, на которой каждому элементу соответствуют линии своего цвета.

Результаты поисков по вторичным ореолам изображаются как в виде карт фонов и аномалий, так и в виде различных графиков, построенных по профилям отбора проб. Карты фонов составляются отдельно для каждого элемента, при этом учитывается отнесение опробуемых рыхлых отложений к тому или иному геохимическому ландшафту. Карты фонов наглядно показывают влияние ландшафтно-геохимических условий на распределение элементов в опробуемых отложениях, помогают понять природу геохимических аномалий и правильно их оценить. После составления карт аномалий отдельных элементов составляется сводная карта, на которой выделяются аномальные зоны.

Выявленные при отрисовке аномалии проверяются на местности, при этом необходимо уяснить: 1) характер и мощность рыхлых образований, рельеф участка, состав коренных пород; 2) отсутствие техногенных факторов образования аномалий (отвалы, пути транспортировки руды и т.д.); 3) отсутствие геохимических барьеров, дающих возможность образования ложных аномалий; 4) целесообразность дальнейшего изучения аномалий.

Количественным показателем вторичных ореолов и потоков рассеяния служит продуктивность, вычисление которой мы будем проводить на лабораторных занятиях.