Характеристика геохимических методов поисков

В зависимости от характера опробуемого материала и конкретных задач поисковых и разведочных работ геохимические методы поисков разделяются на четыре группы:

  • 1) литогеохимические методы, основанные на выявлении первичных (ПОР) и вторичных (механических и солевых) ореолов рассеяния (ВОР) рудообразующих элементов и косвенных элементов-индикаторов оруденения, а также прямых и косвенных признаков газонефтенос- ности в литосфере (в коренных породах и рыхлых образованиях);
  • 2) гидрогеохимические, базирующиеся на выявлении ореолов оруденения и признаков газонефтеносности в гидросфере (в подземных водах и открытых водотоках);
  • 3) биогеохимические, основанные на выявлении ореолов оруденения и признаков газонефтеносности в биосфере (в растительных и животных организмах);
  • 4) атмогеохимические (газовые), базирующиеся на выявлении ореолов оруденения и признаков газонефтеносности в почвенном воздухе и приземном слое атмосферы.

Литогеохимические методы поисков

Литогеохимические методы поисков основаны на изучении закономерностей распределения химических элементов в литосфере и проводятся с целью выявления месторождений по их первичным ореолам в рудовмещающих породах или по вторичным (гипергенным) ореолам и потокам рассеяния в рыхлых продуктах выветривания и перекрывающих отложениях.

Объемы выполняемых литохимических поисков, существенно превышают все другие виды геохимических работ. Это обусловлено наиболее тесными пространственными и генетическими связями литохимических ореолов и потоков рассеяния с рудными телами, за счет которых они формируются.

Литогеохимические методы поисков по первичным ореолам

Первичный геохимический ореол рудного тела представляет собой окаймляющую рудное тело зону рудовмещающих пород, обогащенную или обедненную теми или иными элементами в результате их при- вноса, выноса или перераспределения в процессе рудообразования.

В учебном пособии рассматриваются только ореолы привноса, поскольку они в настоящее время изучены лучше. Это не означает, что следует отказаться от изучения и практического применения ореолов выноса. Исследования в этом направлении продолжаются и для некоторых типов месторождений полезных ископаемых уже получены результаты, имеющие практическое значение.

Первичные ореолы характеризуются.

  • • составом элементов и минералов-индикаторов;
  • • уровнем концентрации элементов;
  • • формой и размерами;
  • • формой нахождения элементов в ореоле;
  • • зональностью (закономерностью распределения);
  • • этапностью образования.

Критерии и методика интерпретации геохимических аномалий вытекают из особенностей распределения химических элементов в око- лорудном пространстве, и, следовательно, для практического использования первичных ореолов необходимо знать основные закономерности их состава и строения.

Набор элементов, образующих первичные ореолы вокруг рудных тел месторождения того или иного типа, называется элементным составом ореолов. Все подобные ореолы являются многокомпонентными. Многие из ореол о образующих элементов являются «сквозными», т. е. служат индикаторами различных по составу рудных месторождений. Из 30 элементов-индикаторов, приведенных в табл. 11, только 10 требуют специальных методов анализа, их число сократится до 5 — уран, золото, ртуть, йод и бром, если не считать элементов-индикаторов (редкометалльных пегматитов). Это обстоятельство имеет большое практическое значение, поскольку позволяет при комплексных геохимических поисках использовать экспрессный спектральный анализ. Минеральные формы нахождения элементов-индикаторов в ореольном пространстве и в руде, как правило, идентичны. Элементный состав ореола в целом отражает состав рудного тела и характеризуется геохимическим спектром, который отражает элементный состав ореола, выраженный в коэффициентах концентрации. При записи геохимического спектра элементы ранжируются по убыванию их коэффициентов концентрации, например:

Первичные ореолы и зоны околорудного изменения пород являются генетически близкими образованиями и их не всегда удается разграничить. Так, зоны серицитизации рудовмещающих пород могут быть рассмотрены как первичный ореол калия, зоны альбитизации — как ореол натрия и т. д.

Элементный состав первичных ореолов различных месторождений

Тип месторождений

Элементный состав

Редкометалльные пегматиты

Li, Rb, Cs, Nb, Sn, Та, W, Be, As, F, В

Медно-никелевые

Cu, Ni, Co, Ba, Pb, Zn, Ag, Bi, Sn, Be, W, I, Br

Медно-колчеданные

Ba, Ag, Pb, Cd, Zn, Bi, Cu, Co, Mo, As, Hg, I, Br

Вольфрамм олибденовые в скарнах

Ba, Ag, Pb, Zn, Cu, Co, W, Mo, Co, Ni, Be, В

Висмутовые в скарнах

As, Pb, Ag, Zn, Co, Cu, Bi, Ni, В

Оловорудные

Sn, Pb, As, Cu, Bi, Zn, Ag, Mo, Co, Ni, W, B, F, I

Полиметаллические в скарнах

Ba, As, Sb, Cd, Ag, Pb, Zn, Cb, Bi, Ni, Co, Mo, Sn, W, Be, В, I

Золоторудные

Ba, Au, Sb, As, Ag, Pb, Zn, Mo, Cu, Bi, Co, Ni, W, Be, I

Медно-порфировые

Ba, As, Sb, Ag, Pb, Zn, Au, Bi, Cu, Mo, Sn, Co, W, Be, I

Медные

Sr, Ba, As, Pb, Zn, Ag, Sn, Cu, Bi, Co, Ni, Mo, Hg, I

Медно-молибденовые

Cu, Mo, As, Ag, Pb, Zn, Bi, Co, Ni, Be, W

Полиметаллические

Cd, Ba, Sb, As, Ag, Pb, Zn, Au, Cu, Bi, Mo, Co, Sn, W, Sr, Hg, I

Урановые

U, Ag, Pb, Zn, Cu, Mo, Co, Ni, V, As

Стратиформные свинцово-цинковые

Ba, As, Cu, Ag, Pb, Zn, Co, Ni, Sn, Mo, W, As

Сурьмяно-ртутные

Ba, Sb, Hg, As, Cu, Ag, Zn, Be, Co, Ni, W, Sn

Ртутные

Sb, Hg, Ba, Ag, Pb, Zn, Си, Co, Ni, Sn, Mo, W, As

Общий перечень элементов-индикаторов

Li, Rb, Cs, Hg, Au, U, Та, Sn, W, Be, Ba, Cd, Ag, Pb, Zn, Cu, Mo, Co, Ni, As, Sb, Sr, Nb, V, Mn, Zr, F, В, I, Br

Примечания: 1. Жирным шрифтом выделены элементы, требующие специальных методов анализа. 2. В рядах элементы перечислены в порядке уменьшения контрастности ореолов.

Обычно размеры ореолов значительно превышают размеры рудных тел, которые они окружают: запасы металлов-индикаторов в ореолах значительны, нередко больше, чем в собственно рудных телах. Особенно велика протяженность надрудных ореолов по вертикали, что и определяет большое практическое значение первичных ореолов для поисков слепого оруденения. Вертикальная протяженность надрудных ореолов, определяющая глубинность геохимических поисков, обычно составляет сотни метров, а в отдельных случаях превышает 1 км. Размеры первичного ореола зависят от концентрации элемента, проницаемости пород, миграционной способности элемента, размеров рудного тела. Существует эмпирически установленная зависимость — чем крупнее и богаче рудное тело, тем меньше относительные размеры первичного ореола (по отношению к рудному телу).

На некоторых месторождениях (например, золоторудных) первичные ореолы часто незначительны как по размерам, так и особенно по интенсивности. В связи с этим приобретают особую актуальность специальные методы усиления слабых геохимических аномалий. Такие методы основаны на уменьшении мешающего влияния неоднородности фонового распределения элементов-индикаторов в рудовмещающих породах. Для решения этой задачи используют рациональный (фазовый или частично-фазовый) анализ и анализ тяжелых и других фракций геохимических проб (для выделения эпигенетичных по отношению к вмещающей породе форм нахождения элементов-индикаторов).

Указанные методы из-за их дороговизны и низкой производительности нужно применять только в особых случаях, когда более простые методы не дают достаточно надежных результатов. Чаще всего необходимость применения этих методов возникает при детализаци- онных работах на месторождениях особо ценных полезных ископаемых. В подавляющем же большинстве случаев для выявления слабых по интенсивности первичных ореолов достаточно эффективным оказывается способ перемножения содержаний элементов-индикаторов и выделения мультипликативных ореолов, которые по сравнению с моноэлементными являются более значительными по размерам и контрастности вследствие направленного усиления коррелирующихся полезных сигналов, а также поскольку влияние случайных ошибок при этом сводится к минимуму. Мультипликативные ореолы, как правило, обнаруживают более тесную связь с геолого-структурными особенностями месторождений полезных ископаемых, облегчая и повышая надежность интерпретации аномалий.

Форма первичных ореолов определяется геолого-структурными факторами. Для эндогенных месторождений это главным образом формы и направления зон трещиноватости и повышенной пористости пород. В большинстве случаев первичные ореолы развиваются согласно с рудными телами. Это положение справедливо для рудных тел как крутопадающих, так и пологозалегающих. Согласное развитие ореолов устанавливается и на месторождениях, где рудные тела представлены штокверками. Однако иногда вокруг рудных тел пологого залегания развиваются ореолы крутого падения, благодаря наличию дизъюнктивных нарушений крутого падения, служивших, вероятно, рудоподводящими каналами. Подобные случаи подчеркивают обязательность учета геолого-структурных условий локализации оруденения при интерпретации результатов геохимического опробования.

Важнейшей особенностью строения первичных ореолов является их зональность, которая выражается в закономерном изменении в пространстве различных их характеристик и параметров.

Зональность ореолов — понятие векторное и ее параметры по разным направлениям не совпадают. По отношению к рудному телу могут быть выделены три основных типа зональности. Осевая зональность проявляется в направлении движения рудоносных растворов и в случае крутопадающих рудоносных зон совпадает с вертикальной, а для большинства субгоризонтальных — с горизонтальной. Продольная зональность отражает зональное строение ореолов по простиранию, а поперечная — вкрест простирания ореолов и согласных с ними рудных тел (рис. 10).

Осевая (/), поперечная (II), и продольная (III) зональности первичных ореолов, развитых вокруг рудного тела крутого падения (III)

Рис. 10. Осевая (/), поперечная (II), и продольная (III) зональности первичных ореолов, развитых вокруг рудного тела крутого падения (III)

Для рудных тел субгоризонтального залегания в случае согласного развития ореолов продольная зональность обнаруживается как горизонтальная (перпендикулярно осевой, но в той же плоскости), а поперечная совпадает с вертикальной зональностью.

Для решения наиболее важной задачи геохимических поисков по первичным ореолам — обнаружения слепого оруденения и определения уровня эрозионного среза — главное значение имеет осевая зональность, поскольку для большинства рудных месторождений она совпадает или близка к вертикальной. Вертикальная зональность имеет решающее значение при оценке уровня эрозионного среза оруденения и перспективы дальнейших работ (рис. 11).

Во всех пяти случаях скважина пересекла геохимический ореол одной и той же мощности с близкими содержаниями основного рудного компонента. В то же время проведение дальнейших геологоразведочных работ целесообразно только в случаях 1 и 4.

Выявление зональности ореолов и выбор на этой основе наиболее эффективных элементов-индикаторов можно проводить, различными способами. По результатам расчета могут быть составлены ряды зональности с порядком расположения в них элементов от подрудных горизонтов месторождения к надрудным.

Различные варианты вскрытия скважиной первичного геохимического ореола

Рис. 17. Различные варианты вскрытия скважиной первичного геохимического ореола

А. П. Соловов предложил обобщенную модель первичных ореолов эндогенных месторождений (рис. 12). Вокруг рудных тел крутого падения основной промышленно ценный элемент, условно названный «свинец» образует околорудный ореол. Надрудными являются ореолы «йода» и «ртути», подрудного «кобальта». В других случаях роль основного рудного элемента может принадлежать другим ценным металлам и соответственно другому перечню надрудных и подрудных элементов- спутников.

К настоящему времени изучены первичные ореолы нескольких сотен гидротермальных месторождений и все они характеризуются аналогичной зональностью их первичных ореолов.

Это позволило составить следующий обобщенный ряд зональности для сульфидсодержащих гидротермальных рудных месторождений (от подрудных элементов к надрудным): W — Be — Sn — U — Mo — Со — Ni — Bi — Cu — Au — Zn — Pb — Ag — Cd — Hg — As — Sb — Ba —I.

Несколько усложняет ряды зональности первичных ореолов существование в них разных минеральных форм одного и того же элемента в близких количествах. В этих случаях наблюдается двойственное положение такого элемента-индикатора в ряду зональности. Подобное явление отмечено на некоторых сульфидных месторождениях для меди и мышьяка, что, как правило, связано с появлением в надрудных частях ореола значительного количества блеклых руд (теннантита) наряду с накоплением арсенопирита и халькопирита на более глубоких горизонтах. Известны также оловянные месторождения, где наряду с касситеритом имеется значительное количество станнина, при этом касситерит образует максимальные скопления в более глубоких горизонтах, а станнин преимущественно в верхнерудных и надрудных частях месторождения и его первичных ореолов. С учетом минеральной зональности обобщенный ряд зональности примет в этом случае следующий вид: W — Be — As1 — Sn1 — U — Mo — Co — Ni — Bi — Cu1 — Au1 — Sn2 — Zn — Pb — Ag1 — Cd — Cu2 — Hg — As2 — Au2 — Ag2 — Sb — Ba — I.

шие. 72. Обобщающая схема первичного ореола гидротермального

месторождения:

1 — рудное тело; 2 — ореол свинца; 3 — ореол ртути; 4 — ореол йода; 5 — ореол кобальта, 6 — современная денудационная поверхность.

Римскими цифрами обозначены номера горизонтов

Необходимо, однако, подчеркнуть, что наличие в ореолах различных минеральных форм того или иного элемента приводит к существенным перемещениям его в ряду зональности только при условии близких количеств минеральных форм, распределение которых отличается резкой дифференциацией в пространстве. Например, на многих свинцовых месторождениях помимо галенита встречается и небольшое количество сульфосолей свинца, что совершенно не сказывается на положении этого элемента в рядах зональности.

Ряд вертикальной зональности носит статистический характер, поэтому для конкретных типов оруденения следует опытным путем вычислять этот ряд на эталонных месторождениях и рассчитывать наиболее информативные коэффициенты зональности.

Последовательности работ по расчету вертикальной геохимической зональности (табл. 12):

  • 1) на хорошо вскрытом месторождении для каждого горизонта рассчитывается абсолютная, а затем относительная продуктивность по каждому элементу; абсолютная продуктивность для линейного сечения соответствующего горизонта вычисляется как сумма произведений сверхфоновых концентраций элементов по каждой пробе на длину пробы;
  • 2) элементы ранжируются в вертикальный ряд в соответствии с гипсометрическими уровнями их максимального накопления;
  • 3) на основе выявленного ряда составляется 10—12 вариантов коэффициентов зональности, в числителе которых произведение (или сумма) содержаний надрудных, а в знаменателе подрудных, например (Ag х Ва)/(Со х Ni);
  • 4) из полученных коэффициентов выбирают те, значения которых изменяются с глубиной закономерно и монотонно;
  • 5) полученные значения коэффициентов зональности используются для оценки уровня эрозионного среза и размеров вновь выделяемых рудных тел.

Таблица 12

Пример расчета зональности

Вычисленная абсолютная продуктивность Pb, Zn и Си

Горизонт

Си

РЬ

Zn

Z, м %

-5- 300

25

28

17

70

н- 200

18

10

И

39

-н 100

5

4

3

12

Относительная (приведенная к 100 %) продуктивность

Горизонт

н- 300

36

40

24

100

- 200

46

36

28

100

-5- 100

42

33

25

100

Из примера следует, что РЬ имеет максимум на верхнем горизонте следовательно, является самым подвижным, Си и Zn имеют максимумы на одном горизонте ч- 200. Для того чтобы выяснить, который из двух элементов более подвижный, оценим их градиенты изменения по падению и восстанию рудного тела:

Си: по падению (46 - 42)/46 = 0,08; по восстанию (46 - 36)/46 = 0,22.

Zn: по падению (28 - 25)/28 = 0,11; по восстанию (28 - 24)/28 = 0,14.

Медь быстрее выклинивается по восстанию, а цинк по падению, следовательно, ряд зональности для этих элементов будет выглядеть как (снизу вверх) Си — Zn — Pb.

Независимо от геологической обстановки зональность ореолов повторяет зональность самих рудных тел. Однако зональность первичных ореолов по сравнению с зональностью рудных тел универсальна и более контрастна. Это объясняется тем, что околорудное пространство более значительно по размерам. Оно характеризуется более однородным по сравнению с рудными телами строением и, соответственно, более стандартными условиями минералообразования. Тогда как рудные тела локализуются на участках резкой смены физико-химических условий рудоотложения и отличаются «аномальными», ураганно-высокими содержаниями рудных компонентов, что сопровождается значительной дисперсией концентраций рудных компонентов и других геохимических параметров. Все эти обстоятельства затрудняют выявление зональности рудных тел.

В первичных ореолах изучается распределение не только основных компонентов руд, но и многих других, образующих контрастную зональность, в то время как основные компоненты руд отличаются сходным распределением в пространстве.

В строении мультипликативных ореолов также может быть установлена отчетливая зональность, если построить их раздельно для групп надрудных и подрудных элементов, выбор которых производится на основе рядов зональности. Адекватные сечения ореолов различных месторождений одной рудной формации характеризуются близкими значениями коэффициента зональности, в качестве которого используются отношение произведения продуктивностей (средних содержаний) ореолов по надрудным элементам, к произведению продуктивностей для подрудных элементов. Среди многочисленных возможных коэффициентов зональности наиболее контрастными и стабильными являются, как правило, коэффициенты более высоких порядков.

Как уже отмечалось, поперечная зональность первичных ореолов отражает различия ореолов элементов вкрест простирания рудных тел. В отличие от вертикальной (осевой) зональности, единообразной для различных по составу месторождений, поперечная зональность находится в более тесной зависимости от состава руд и специфична для каждой рудной формации. Такая зависимость позволяет использовать поперечную зональность в качестве критерия определения вероятного состава слепого оруденения.

В зависимости от особенностей залегания рудных тел поперечная зональность их ореолов может быть симметричной и асимметричной. Симметричной поперечной зональностью характеризуются ореолы рудных тел вертикального падения. У наклонных рудных тел наблюдается более интенсивное развитие ореолов в висячем боку, что и обусловливает асимметрию поперечной зональности (рис. 13). Избирательное накопление в висячем боку рудных тел особенно характерно для элементов-индикаторов надрудной группы, что позволяет с целью более отчетливого выявления асимметрии поперечной зональности использовать мультипликативный коэффициент геохимической зональности первичных ореолов. Таким образом, используя асимметрию поперечной зональности, можно определять направление падения рудных тел, что немаловажно при проведении поисково-оценочных и разведочных работ.

Особенности развития первичных ореолов различных элементов-индикаторов над слепым оруденением

Рис. 13. Особенности развития первичных ореолов различных элементов-индикаторов над слепым оруденением:

1 — слепое рудное тело; 2 — графики содержания под рудных элементов- индикаторов; 3 — то же надрудных элементов-индикаторов; 4 — направления

склонения рудной залежи

Продольная зональность первичных ореолов выражается в закономерном изменении параметров ореолов в направлении простирания рудоносных зон, отражая в их плоскости направление движения рудоносных растворов, и поэтому согласуется с осевой зональностью. Продольная зональность первичных ореолов также (аналогично поперечной) может быть симметричной и асимметричной, отражая склонение рудных скоплений («столбов») в плоскости рудной зоны, что имеет большое значение при интерпретации геохимических аномалий. Иногда в результате совмещения в пространстве различных по составу и условиям локализации рудных месторождений формируются сложные по строению ореолы, которые принято называть полиформационными. Такие ореолы характеризуются специфическими корреляционными связями содержаний элементов-индикаторов; между содержаниями элементов, типоморфных для разных рудных формаций, как правило, устанавливается отрицательная корреляционная связь, что объясняется различными путями проникновения рудоносных растворов при формировании рудных тел разных формаций.

При интерпретации полиформационных первичных ореолов требуется особенно тщательное изучение геолого-структурного контроля оруденения в связи с парагенетическими ассоциациями рудных минералов. Известны, однако, случаи когда в результате детального изучения первичных ореолов удавалось установить полиформанионный характер оруденения и затем уже на этой основе определить рудоконтролирующие геологические структуры.

Практически в каждом рудном районе наряду с промышленными месторождениями встречаются и зоны рассеянной минерализации, не содержащие концентрированного оруденения.

Сравнительное изучение геохимических особенностей зоны рассеянной минерализации и первичных ореолов промышленного оруденения сульфидсодержащих гидротермальных рудных месторождений позволило установить некоторые их различия, которые могут быть использованы для их разграничения:

  • а) аномалии, связанные с рассеянной минерализацией, отличаются от надрудных первичных ореолов большим набором элементов-индикаторов;
  • б) в строении рассеянной минерализации отсутствует контрастная осевая зональность;
  • в) по величине мультипликативного коэффициента геохимической зональности любые срезы зоны рассеянной минерализации соответствуют ореолам, развитым на уровне нижних частей концентрированного оруденения;
  • г) от первичных ореолов, развитых на уровне концентрированного оруденения, зоны рассеянной минерализации отличаются существенно меньшими значениями среднеаномальных (суммарных) содержаний основных элементов-индикаторов данного типа оруденения;
  • д) в строении зоны рассеянной минерализации отсутствует контрастная поперечная зональность.

Приведенные признаки отличия зоны рассеянной минерализации от первичных ореолов промышленного оруденения выявлены в результате изучения ограниченного числа рудных формаций и поэтому еще требуют уточнения в процессе геологоразведочных работ в конкретных рудных районах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >