ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОИСКОВ

Научной основой геохимических методов поисков является учение о миграции, рассеянии и концентрации химических элементов в земной коре, заложенное трудами В. И. Вернадского, В. М. Гольдшмидта и А. Е. Ферсмана, а также учение о рудных месторождениях, определяющее геологические условия формирования месторождений полезных ископаемых различных генетических типов. Понятие об ореолах рассеяния элементов-индикаторов месторождений полезных ископаемых впервые было сформулировано Н. И. Сафроновым (1936 г.). Современная горная промышленность извлекает разнообразные химические элементы из их природных скоплений, предъявляя к соответствующим рудам вполне определенные требования в части содержания ценных компонентов, масштаба запасов и геолого-экономических условий их залегания. Это определяет общую направленность геологосъемочных, поисковых, оценочных и разведочных работ к обнаружению локальных концентраций химических элементов с целью выбора объектов для промышленной разработки. Прямой метод выявления таких концентраций — геохимические поиски.

При помощи геохимических методов изучают закономерности распределения химических элементов в горных породах, почвах, природных водах, растениях и атмосфере с целью выделения участков, перспективных на обнаружение оруденения.

В основе геохимических методов поисков месторождений полезных ископаемых лежат четыре важнейших положения геохимии, имеющие первостепенное прикладное значение и подтвержденные бесспорными опытными данными:

  • 1) повсеместное распространение химических элементов во всех геосферах;
  • 2) непрерывная миграция (перемещение) элементов во времени и пространстве;
  • 3) многообразие видов и форм существования элементов в природе;
  • 4) преобладание рассеянного состояния элементов над концентрированным, особенно для рудообразующих элементов.

Закон Вернадского

Особенности распределения химических элементов в коренных горных породах, в рыхлых отложениях, водах, растениях и атмосфере, не затронутых какими-либо рудообразующими или техногенными процессами, определяют местный геохимический фон (нормальное поле).

Согласно закону Вернадского о всеобщем рассеянии элементов в любых природных образованиях содержатся все химические элементы. Отражением всеобщей распространенности элементов служат цифры их кларков — средних процентных содержаний химических элементов в доступных для изучения геосферах. Участие отдельных элементов в составе этих геосфер существенно различно (табл. 1).

Таблица 1

Основной химический состав геосфер

Геосферы

Главнейшие

элементы

Число химических элементов

Сумма кларков, %

Литосфера

О, Si, Al, Fe, Са, Na, К, Mg, Ti

9

99,48

Гидросфера

О, Н, Cl, Na, Mg

5

99,58

Атмосфера

N, 0, Ar

3

99,94

Биосфера

0, С, H, Са, K, N, Si, Mg, P, S

10

99,96

Кларки большинства химических элементов, в частности важных для промышленности цветных и редких металлов оцениваются только тысячными или миллионными долями процента (табл. 2).

Таблица 2

Кларки химических элементов верхней части континентальной коры (гранитнометаморфической оболочки), г/т

Атомный

номер

Элемент

Кларк

Атомный

номер

Элемент

Кларк

1

Н

1600

46

Pd

0,01

2

Не

47

Ag

0,07

3

Li

27

48

Cd

0,2

4

Be

3,5

49

In

од

5

В

12

50

Sn

2,5

6

С

2700

51

Sb

0,2

7

N

20

52

Те

0,001

8

0

479 000

53

I

0,5

9

F

500

54

Xe

10

Ne

55

Cs

4

11

Na

20 100

56

Ba

580

Атомный

номер

Элемент

Кларк

Атомный

номер

Элемент

Кларк

12

Mg

17 900

57

La

34

13

А1

81 400

58

Се

69

14

Si

295 000

59

Pr

7,7

15

Р

700

60

Nd

31

16

S

1000

62

Sm

6,3

17

С1

200

63

Eu

1,25

18

Аг

64

Gd

5,6

19

К

24 000

65

Tb

0,97

20

Са

27 000

66

Dy

5,3

21

Sc

16

67

Ho

1,2

22

Ti

3200

68

Er

3,1

23

V

110

69

Tm

0,48

24

Cr

99

70

Yb

3

25

Mn

770

71

Lu

0,44

26

Fe

43 700

72

Hf

4

27

Co

23

73

Та

2,5

28

Ni

58

74

W

1,2

29

Cu

46

75

Re

30

Zn

76

76

Os

31

Ga

19

77

Ir

32

Ge

1,5

78

Pt

33

As

1,7

79

Au

0,004

34

Se

0,05

80

Hg

0,08

35

Br

2

81

Tl

0,7

36

Kr

82

Pb

16

37

Rb

110

83

Bi

0,3

38

Sr

290

86

Rn

39

Y

28

88

Ra

0,000001

40

Zr

170

89

Ac

41

Nb

16

90

Th

12

42

Mo

1

91

Pa

44

Ru

92

U

3

45

Rh

Примечание. Кларки элементов определены разными авторами, исходя из расчетов А. П. Виноградова и С. Р. Тейлора, определивших состав верхней части континентальной коры как смесь базальтов и гранитов в пропорции 0,33:0,67. В настоящее время не опубликованы кларки второстепенных элементов континентальной коры. Кларк радия рассчитан по равновесию с ураном.

Среднее содержание химических элементов в горных породах, почвах, природных водах, в приземной атмосфере и растениях в удалении от месторождений является относительно низким, характеризуя местный геохимический фон (Сф), близкий к величине кларков элементов земной коры. В залежах полезных ископаемых и вблизи них содержания соответствующих элементов (Сп) существенно выше (Сгс > Сф), благодаря чему они и фиксируются. Образующиеся геохимические аномалии включают как сами рудные залежи, так и связанные с ними первичные ореолы химических элементов, возникающие в процессе образования месторождений, а также вторичные ореолы и потоки гипергенного рассеяния рудного вещества. Наличие геохимических ореолов значительно превышающих по размеру рудные залежи существенно облегчает обнаружение рудных месторождений геохимическими методами, определяя их высокую эффективность.

В результате геологических процессов эндогенного или экзогенного характера, сопровождающихся приносом одних и выносом других химических элементов, в коренных горных породах, рыхлых отложениях и почвах могут возникать локальные участки, характеризующиеся аномальными по сравнению с геохимическим фоном содержаниями химических элементов — так называемые литохимические аномалии.

Локальные участки, отличающиеся аномальными содержаниями химических элементов в подземных и поверхностных водах, называются гидрохимическими аномалиями, а участки, характеризующиеся аномальными содержаниями выделяющихся из земных недр газов, — атмохимическими аномалиями. Наличие аномально повышенных содержаний химических элементов в породах, почвах, водах и газах вызывает появление аномальных содержаний химических элементов в растениях, произрастающих на этой площади. В результате образуются био геохимические аномалиями, в контурах которых все растения или только отдельные их виды отличаются повышенными содержаниями некоторых элементов. Соответственно характеру геохимических аномалий различают литохимические, гидрохимические, атмохимиче- ские (газовые) и биогеохимические методы поисков.

Сырьевую базу современной горной промышленности образуют рудные месторождения, залегающие в литосфере и, следовательно, принадлежащие к разряду своеобразных крупных геохимических аномалий. В результате поступательного развития литосферы рудные месторождения и их первичные ореолы подвергаются выветриванию и денудации, образуя гипергенные геохимические аномалии в литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере, в различной степени связанные между собой и с коренным оруденением.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >