Минералогические методы поисков (валунно-ледниковый, обломочно-речной, шлиховой). Представление результатов минералогических поисков.

Минералогические методы поисков. В основу минералогических методов поисков положено выявление механического ореола рассеяния в зоне гипергенеза. Эти методы применяются человеком с древнейших времен. В зависимости от характера механических ореолов выделяются следующие методы поисков: валунно-ледниковый, обломочно-речной, шлиховой.

Валунно-ледниковый метод применяется при поисках полезных ископаемых в северных районах (Кольский п-ов, Карелия, Северный Урал), покрытых чехлом ледниковых отложений (ледниковые морены), нередко достигающих мощности 15-20 м и более. В моренах наряду с обломками и валунами горных пород могут попадаться валуны полезного ископаемого или обломки рудовмещающих пород. Площадь ореолов рассеяния рудных валунов колеблется в больших пределах. Известны случаи, когда валуны были унесены от коренного месторождения на 126 км (Швеция).

Сущность метода состоит в отыскании рудных валунов на площади поисков и в нанесении на карту пунктов их обнаружения. По форме ореола рассеяния рудных валунов можно определить направление их перемещения от коренного источника. Обычно она напоминает веер (рис. 13), ориентированный своей широкой частью в направлении движения ледника. Вершина веера указывает на месторождение коренных рудоносных пород. На этом поиски собственно валунным методом заканчиваются и начинается детальное изучение перспективного участка с помощью геофизических методов, горных выработок и скважин.

Рис. 13. Изображение валунного веера и результаты подсчета валунов (по Магнусону). Заштрихованы обнажения коренных горных пород. В процентах дано количество рудных валунов

Обломочно-речной метод заключается в нахождении и прослеживании обломков или галек полезных ископаемых, а также характерных вмещающих пород (скарны, кимберлиты и т.п.) вдоль речной сети. Наблюдения ведутся вверх по течению рек. При приближении к источнику сноса (месторождение или рудопроявление) количество обломков увеличивается, а степень их окатанности уменьшается. С исчезновением галек полезных ископаемых в аллювии поиски направляются вверх по бортам долины. По полученным данным составляется схема обломочного веера (рис. 14) и производится вскрытие коренного источника обломков.

Рис. 14. Схема строения делювиальных ореолов рассеяния в зависимости от положения рудного выхода в рельефе. 1 - рудное тело; 2 - ореол рассеяния; 3 - горизонтали рельефа

Кроме прослеживания рудных галек по рекам, необходимо тщательно изучать свалы у подножия сопок и бортов долин в поисках обломков рудоносных пород.

Шлиховой метод. Шлихом называют концентрат тяжелых минералов, получаемых в результате промывки материала пробы из рыхлых отложений или дробленых коренных пород. Шлихи характеризуют состав механических ореолов рассеяния и, следовательно, с их помощью можно определить пути сноса полезных ископаемых и их коренной источник. В шлихах из аллювиально-делювиальных отложений могут находиться различные, в том числе и нестойкие в зоне окисления минералы, как, например, сульфиды. Обнаружение их указывает на непосредственную близость коренного источника. С помощью шлихового метода производятся поиски коренных месторождений различных металлов и возможно обнаружение россыпных месторождений золота, платины, касситерита, вольфрамита, колумбита, рутила, ильменита, монацита, алмазов и др.

Шлиховые пробы должны отбираться в местах максимального скопления тяжелой фракции. Такими местами при опробовании русловых и долинных отложений являются нижние части крутых намывных берегов, участки замедления течения (расширение речек ниже крутых поворотов, порогов и перекатов). При отборе шлиховых проб из речных кос необходимо ориентироваться на верхние по течению и возвышенные их части (рис. 15). Пробы нужно брать из закопушек, углубленных до уровня воды. Весьма благоприятными для шлихового опробования являются участки маломощного аллювия, залегающего на коренных породах — плотике. Масса шлиховой пробы — 30-50 кг. При шлиховом опробовании притоков, впадающих в главную водную артерию, необходимо пробы брать не в самом устье этих притоков, а немного выше по течению, в местах, исключающих возможный привнос аллювиальных отложений главной артерией.

Рис. 15. Схема распределения - шлиховых минералов в речных отложениях.

При поисках коренных месторождений шлиховому опробованию подвергаются элювиально-делювиальные отложения бортов долин, особенно в местах выхода измененных пород и разрывных нарушений. Для поисков россыпных месторождений производится шлиховое опробование террас. Пробы берутся послойно. Особое внимание обращается на слои пород, залегающие над глинистыми горизонтами, которые, задерживая перемещение вниз минералов тяжелой фракции, образуют так называемый «ложный плотик». Наиболее представительны шлиховые пробы, отобранные из плохо сортированных песчано-гравийных отложений; глины и равномернозернистые пески обычно обеднены шлиховыми минералами. Число шлиховых проб, или густота сети опробования, зависит от детальности поисков (табл. 6).

Таблица 6

Густота сети отбора шлиховых проб

Масштаб поисков	Число проб на 10 км	Расстояния между пробами, км
1:200 000	0,6—2,4	1—2
1:100 000	2,5—10	0,5—1
1:50 000	10—50	0,2—0,5
1:10 000	1 200—2 500	0,05—0,1
1:5 000	2 500-5 000	0,025—0,05

Анализ шлиха производится непосредственно после промывки пробы и заключается в определении минералов с помощью лупы. Детальный анализ шлихов осуществляется в лаборатории. В последнее время при анализе шлиха применяется спектроскопия отдельных фракций, повышающая чувствительность анализа и служащая для контроля обычных минералогических исследований. Применение спектрального анализа шлиха особенно эффективно тогда, когда рудный минерал представлен весьма мелкими зернами и может быть пропущен при оптических наблюдениях.

Документация шлихового опробования заключается в систематическом ведении записей в шлиховом журнале, куда заносят дату и место взятия пробы, ее номер, краткую, но достаточно полную геоморфологическую характеристику места отбора пробы, характер опробуемых отложений, объем пробы, результаты визуального определения минерального состава шлиха, поперечный профиль долины и место взятия пробы и приводятся краткие геологические описания бортов долины.

Камеральная обработка результатов шлихового опробования заключается в составлении шлиховых карт, на которые выносятся все данные лабораторного изучения шлихов. Наиболее распространенные способы нанесения проб — точечный и кружковый. На точечных картах минералы, встреченные в шлихах, указываются индексами. На кружковых картах содержится количественная характеристика минералов шлиха (рис. 16). По ассоциациям минералов, встречаемых в шлиховых пробах, можно судить о возможном типе разрушаемого коренного месторождения. Например, шеелит, гранаты, пироксены, везувиан и сульфиды свидетельствуют о наличии скарнового месторождения вольфрама; вольфрамит, касситерит, топаз, турмалин, берилл, шеелит и флюорит характеризуют кварц-касситеритовый тип оруденения.

Рис. 16. Кружковая шлиховаякарта. 1 - мало минерала; 2 - среднее количество минерала; 3 - много минерала; 4 - золото; 5 - касситерит; 6 - шеелит: 7 - шлиховые минералы отсутствуют; 8 - место взятия пробы и её номер

На шлиховые карты обычно выносятся основные геологические контуры и границы, поисковые критерии и признаки. По результатам геоморфологических наблюдений составляются геоморфологическая карта и карта четвертичных отложений. Анализ всех этих материалов позволяет выделить перспективные участки и площади для поисков коренных и россыпных месторождений полезных ископаемых (рис. 17).

Рис. 17. Выявление участков возможного нахождения коренных месторождений с помощью шлихового опробования аллювия (по Д.В. Воскресенскому). 1 - пустые пробы; 2 - пробы, содержащие полезные минералы в шлихах; 3 - площади, к которым приурочены коренные месторождения. Стрелками показано направленно течения рек

 

33. Геохимические методы поисков (литогеохимический метод). Представление результатов литогеохимического опробования.
Геохимические методы поисков основаны на выявлении геохимических аномалий путем опробования природных образований; коренных пород, рыхлых отложений, золы растений, вод и газов. Различают геохимические поиски по первичным и вторичным ореолам рассеяния. Наибольшее распространение в практике поисковых работ нашли геохимические методы, основанные на изучении вторичных ореолов рассеяния. Разработаны литогеохимические, гидрогеохимические, атмогеохимические, биохимические и геоботанический методы поисков.

Литогеохимический метод поисков основан на систематическом опробовании коренных пород и рыхлых отложений. Плотность сети опробования определяется масштабом поисковых работ. В общем случае геохимические профили, как правило, совпадают с линиями геологических маршрутов, шаг опробования — расстояние между пробами в профилях — также определяется масштабом поисковых работ (табл. 7) Поиски по первичным ореолам проводятся с целью обнаружения месторождений, залегающих на больших глубинах и не выходящих на дневную поверхность. В основу метода положены теоретические представления о формировании ореола вокруг рудного тела в процессе его образования. При этом методе пробы отбираются из коренных пород. Опробование коренных пород (в обнажениях, горных выработках, по керну скважин) производится методом «пунктирной борозды», суть которого заключается в том, что по всей длине шага через равные расстояния отбираются по нескольку кусочков породы, обязательно со свежими сколами, массой по 30-50 г каждый. Эти кусочки объединяются в общую пробу массой 200-300 г.

В процессе литогеохимических поисков по вторичным ореолам опробуются рыхлые отложения, перекрывающие рудовмещающие породы. Обычно геохимические пробы отбираются из гумусового или аллювиального горизонта почвы.

 

Таблица 7

Густота сети отбора проб при литогеохимических поисках

Масштаб поисков	Расстояние между профилями, м	Расстояние между пробами (шаг опро­бования), м	Число проб на 1 км^2
1:200 000	2 000	100—50	5—10
1:100 000	1 000	100—50	10—20
1:50 000
1:25 000		50—20	80—250
1:10 000		20—10	500—1 000
1:5 000		20—10	1 000—2 000
1:2 000			4 000—10 000

Отбор проб при изучении вторичных ореолов производится из специальных копушей или неглубоких шурфов. Каждая проба на месте взятия пропускается через сито с ячейками размером 1 мм². Фракция +1 мм² выбрасывается. Оставшееся количество материала должно составлять пробу 200 – 300 г.

Для поисков по вторичным литогеохимическим ореолам важное значение имеет связь рыхлых отложений с коренными породами. Элювий, делювий и пролювий характеризуют близлежащие коренные породы; дальнеприносные отложения — морские, эоловые, вулканогенные, ледниковые — не характеризуют коренные породы, на которых они залегают. Опробование их, как правило, нецелесообразно.

Отбор проб донных осадков можно вести из растительных остатков, гумусовых веществ, глинистого материала, из гидроокислов железа и марганца, из коллоидов кремнезема и глинозема, являющихся лучшими сорбентами металлов и их соединений. Необходимо помнить, что опробование должно вестись по какому-либо одному сорбенту. При опробовании тонких илисто-глинистых донных отложений пробы массой 25-30 г отбираются в русле водотока, в береговой части. Отобранные пробы высушиваются, а получающийся остаток анализируется. Перед началом работ необходимо провести исследования для установления методики литогеохимической съемки в данном районе. Должны быть определены:

а) рациональная глубина взятия пробы, для чего из опытных шурфов, вскрывающих полный разрез четвертичных отложении, отбираются пробы в каждом почвенном горизонте — так выясняется глубина, где концентрация изучаемых элементов наибольшая;

б) класс минеральных зерен по крупности в составе пробы, где содержание изучаемых элементов наибольшее;

в) фоновое содержание изучаемых элементов в соответствующих горизонтах почв.

Если в районе уже известно месторождение, подобное которому надо искать, то изучается тип ореола рассеяния на этом месторождении и устанавливаются элементы-индикаторы. Таким образом, создается типовая модель литогеохимического ореола для данного района.

Геохимические пробы анализируются приближенно-количественно-спектральным, атомно-адсорбционным и химическими упрощенными методами. Среди последних более других распространен калориметрический.

Результаты геохимического опробования коренных пород по единичным профилям (при мелкомасштабных работах), по отдельным буровым скважинам или обнажениям отображаются в виде графиков распределений, на которые наносятся абсолютные значения содержаний химических элементов. При наличии нескольких геохимических пересечений, позволяющих оконтурить участки близких концентраций элементов, данные геохимического опробования изображаются в виде планов поверхности, погоризонтных планов и разрезов (рис. 18). Распределение элементов показывается линиями, объединяющими пробы с одинаковым содержанием элементов (линии изоконцентраций).

Рис. 18. Эндогенные геохимические ореолы свинца (а), цинка (б) и мышьяка (в) вокруг свинцово-цинковых рудных тел. 1 - известняки; 2 - гранодиориты; 3 - скарнированные породы; 4 - тектонические нарушения; 5 - рудные тела. Содержания элементов в %: 6 - менее 0,01; 7 - от 0,01 до 0,03; 8 - от 0,03 до 0.3; 9 - более 0.3

 

34. Геохимические методы поисков (гидрогеохимический и атмогеохимический методы). Области применения методов.
Гидрогеохимический метод. Наиболее успешно гидрогеохимический метод применяется для поисков сульфидных месторождений, руды которых при окислении образуют легкорастворимые сульфатные соединения. Этот метод широко применяется и при поисках радиоактивных руд.

Гидрогеохимический метод может быть использован при мощных наносах и на площадях, перекрытых дальнеприносными отложениями, в залесенных, заболоченных и труднодоступных горных районах. Он обладает большой глубинностью в связи с тем, что подземные воды проникают в глубокопромываемые рудоносные структуры. Значительная протяженность водных ореолов рассеяния определяет относительно небольшое число проб, необходимое для их обнаружения, так как каждая водная проба характеризует весьма значительный по площади участок поисков. Плотность сети опробования в общем случае определяется масштабом производимых поисковых работ:

Масштаб поисков	Число водных проб на 1 км^2
200 000	0,09—0,2
100 000	0,3—0,6
50 000	0,7—1,6
25 000	1,8—3,6

Опробование водопроявлений производится по заранее намеченным профилям, соответствующим маршрутам геологической съемки, с таким расчетом, чтобы охарактеризовать все перспективные на обнаружение полезных ископаемых комплексы горных пород и зоны разрывных тектонических нарушений.

Пробы отбираются из источников и колодцев, а также поверхностных водотоков. Объем пробы составляет 1 л. При детальных геологопоисковых работах масштаба 1:10 000 и крупнее в пределах выделенных перспективных участков гидрогеологические исследования помогают обнаруживать скрытые рудные тела. При этих работах проводится детальное опробование всех водопроявлений, включая поисково-разведочные скважины и все обводненные горные выработки.

В полевых условиях на месте отбора пробы с помощью переносных портативных гидрогеохимических лабораторий определяются содержания микрокомпонентов (SO₄, НСО₃, Cl, Ca, Mg и др.), щелочи, сумма металлов (Pb, Zn, Сu и др.) и рН воды.

В лабораторных условиях производится дополнительный химический анализ проб, получение сухого остатка для спектрального анализа. Обработка результатов гидрогеохимических исследований заключается в составлении гидрогеохимических карт.

Почвенный гидрохимический метод заключается в определении химических элементов в водных вытяжках из почв. Для этого пробы отбираются из почвы с глубины 20-30 см массой 20-300 г.

Атмогеохимический метод поисков основан на выявлении газовых аномалий родона, гелия, торона и углеводородов в почве, надпочвенном воздухе и в подземных выработках. Он применяется при поисках нефти, газа, ископаемых углей, ртути (газовый метод) и радиоактивных руд (эманационный метод). Достоинствами метода являются определенность связей газовых выделений или радиоактивных эманации с их источником и возможность применения этого метода в закрытых районах, при значительной мощности дальнеприносных отложений, на каменистых склонах и осыпях. Отбор проб почвенного воздуха производится специальным зондом с глубины 0,5-1 м или в скважинах при помощи пробоотборников. Газовые пробы хранятся в герметически закрытых сосудах. При эманационной съемке пробы анализируются на месте отбора эманометрами (ЭМ-6П). Пробы летучих углеводородов исследуются в полевых условиях и в лабораториях. Данные опробования выносятся на геологические или специальные поисковые карты, например на карты эманационной съемки (рис. 19).

Рис. 19. Карта эманацнонной съемки. Интенсивность в эманах: 1 - до 10; 2 - от 10 до 20; 3 - от 20 до 40; 4 - от 40 до 60; 5 - от 60 до 80; 6 - от 80 до 100