Список основной и дополнительной литературы 1 Основная Авдонин

Список основной и дополнительной литературы. 1. Основная: Авдонин В. В. и др. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. 2007. Москва. МГУ. 3 37 с. 2. Ермолов В. А. Геология. Ч. 2. Разведка и геологопромышленная оценка месторождений полезных ископаемых. 2004. 3. Е. О. Погребицкий, С. В. Парадеев, Г. С. Поротов и др. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых Изд. 2 е, М. , «Недра» , 1977, 40 5 с. 4. А. Б. Каждан Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Научные основы поисков и разведки. М. , «Недра» , 1984, 28 5 с. 5. А. Б. Каждан Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Производство геологоразведочных работ. М. , «Недра» , 198 5, 287 с. 7. 6. В. М. Крейтер Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. М. , «Недра» , 19 69, 38 3 с. В. В. Аристов Поиски твердых полезных ископаемых. М. , «Недра» , 197 5, 2 5 5 с. 8. В. В. Аристов Методика геохимических поисков твердых полезных ископаемых. М. , «Недра» , 1984, 199 с. 9. В. А. Алексеенко Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М. , «Высшая школа» , 1989, 30 3 с. 10. А. Г. Милютин Геология и разведка месторождений полезных ископаемых. М. , «Недра» , 1989, 29 5 с. 9. А. А. Максимов, Г. Г. , Милосердина, Н. И. Еремин Краткий курс геологоразведочного дела. МГУ, 1971, 20 6 с. 10. М. Н. Альбов Опробование рудных месторождений. М. 19 61, 2 5 5 с. Дополнительная литература. 1. Коробейников А. Ф. , Кузебный В. С. Прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых. Учебн. для вузов. Томск, издво ТПУ, 1998 – 309 с. 2. Богданович В. А. , Стримжа Т. П. Разведка и геологоэкономическая оценка месторождений: Учебное пособие/ГАЦМи. З. Красноярск, 2001 – 11 6 с. 3. Кузебный В. С. , Макаров В. А. , Ананьев Ф. М. и др. Принципы и методы крупномасштабного и локального прогноза эндогенного оруденения: Учебное пособие/КИЦМ. Красноярск, 1991 – 1 67 с. Аристов В. В. , Роков А. Н. Локальный прогноз и методики поисков основных промышленных типов МПИ: Учебное пособие. М. : Издво МГУ, 19 6 6 – 419 с.

Лекции по курсу «Методы и техника поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»

Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ Геологические поиски месторождений полезных ископаемых — один из основных этапов геологической деятельности и основа для развития горнодобывающего производства. Задача поисков состоит в нахождении промышленного месторождения полезного ископаемого. Для успешного решения этой задачи необходимо: 1. Установить закономерности или факторы, контролирующие размещение месторождений в земной коре – связь с магматизмом, стратиграфическими и литологическими образованиями, тектоническим структурами и т. п. , которые можно рассматривать как поисковые предпосылки; 2. Изучить поисковые признаки месторождений в различных условиях ; 3. Разработать комплекс эффективных поисковых методов и уточнить условия применения их в соответствии с поисковыми признаками и природными условиями района поисков; 4. Дать обоснованную оценку промышленных перспектив месторождения по данным поисковых работ и своевременно забраковать непромышленные минеральные проявления. Основная цель поисков и разведки как научной дисциплины разработка научно обоснованных методов и путей наиболее эффективного выявления промышленно ценных скоплений полезных ископаемых и методов их геолого экономической оценки. Предметом изучения поисков и разведки служат минерализованные участки земных недр, содержащие скопления полезных ископаемых, которые могут оказаться источниками минерального сырья для удовлетворения потребностей народного хозяйства. Важнейшим методом познания является метод выборочных локальных наблюдений, обеспечивающий сбор данных о важнейших свойствах полезных ископаемых, на основе которых представляется возможность создания моделей, отражающих строение и состав минерализованных участков недр от рудных районов до месторождений и их участков. Вспомогательное, но важное значение имеют дистанционные методы изучения Земли. В качестве научной основы выявления и оценки минерализованных участков важно изучение закономерностей геологических процессов и разработка методологических приемов. Знание объективных законов развития геологических процессов, приводящих к образованию месторождений, дает возможность установить закономерности их пространственного размещения в геологических структурах, обеспечивает целенаправленное развитие поисковых и разведочных работ и прогнозирование масштабов возможных скоплений полезных ископаемых в изучаемом регионе. Методологические приемы поисков и разведки включают принципы и методы изучения неоднородности земных недр и выделение отличительных специфических свойств полезных ископаемых в пределах исследуемых объемов. Эти знания необходимы для эффективного проведения геологоразведочных работ в конкретных условиях. Основные задачи, которые стоят перед геологами можно сформулировать следующим образом: 1. Обеспечить непрерывное наращивание надежно разведанных запасов всех видов минерального сырья. 2. Расширить географию минеральных ресурсов страны путем расширения поисков и разведки новых месторождений (районы Арктики, Антарктики, шельфы и акватории мирового океана и другие малодоступные районы. 3. Сосредоточить разведку в первую очередь на богатых месторождениях с благоприятными горнотехническими и транспортно-экономическими условиями, высоким качеством сырья, легкой обогатимостью

руд и хорошим извлечением металла. 4. Обеспечить комплексное освоение месторождений с учетом использования в промышленности не только главных, но и попутных полезных компонентов, отходов обогатительных фабрик, вскрышных пород и т. п. 5. Выявить новые виды полезных ископаемых, использование которых эффективно в народном хозяйстве. 6. Повысить эффективность, качество поисков и разведки на всех стадиях геологоразведочных работ. В последние годы все более широко развивается добыча различных видов минерального сырья на дне морей и океанов. Добыча ведется как на континентальном шельфе, так и на больших глубинах в открытом океане. Перспективные запасы некоторых полезных ископаемых (нефти, газа, марганца, меди, железа, никеля, кобальта, титана, алмазов и др. ) на дне морей и океанов оцениваются значительно выше, чем в пределах суши. Кроме того, запасы полезных ископаемых на поверхности дна морей и океанов непрерывно пополняются в процессе современного осадкообразования. Некоторые полезные элементы и их соединения уже выделяются в промышленных количествах из морской воды, и этот источник минеральных веществ является практически неисчерпаемым. Задачи поисков и разведки полезных ископаемых в области морей и океанов те же, что и на суше: среди общего фона распределения полезного ископаемого следует выделять площади достаточной концентрации в условиях, экономически благоприятных для добычи. Однако способы решения этих задач весьма специфичны. Кроме химических элементов и их соединений, заключенных в естественных минеральных скоплениях в земной коре, на ее поверхности и в гидросфере, в настоящее время представляют интерес в качестве полезного ископаемого скопления в недрах земли и тепловой энергии. Для их использования необходимо вести поиски и разведку, которые также имеют свои особенности. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СТАНОВЛЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Учение о поисках полезных ископаемых возникло в далекой древности, когда человек начал использовать горные породы, минералы, а затем и руды для изготовления орудий и других изделий. Опыт отыскания и использования полезных ископаемых передавался из поколения в поколение сначала устно, а затем и в письменной форме. Таковы труды Агриколы «О горном деле и металлургии» (1553 г. ), а в России — М. В. Ломоносова (1757— 1763 гг. ), в которых обобщаются опыт работы и наблюдения рудокопов и исследователей природы. Различные стороны учения о полезных ископаемых, закономерностях их размещения, методах и технике поисков, разведки и оценки месторождений изложены в сочинениях М. В. Ломоносова — «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757 г. ), «О слоях земных» (1763 г. ) и «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763 г. ). На рубеже XIX и XX вв. отдельные проблемы поисков и разведки полезных ископаемых нашли отражение в трудах С. Г. Войслава «Разведка пластовых, гнездовых и жильных месторождений полезных ископаемых» (1899 г. ), В. С. Реутовского «Поиски и разведка на золото» (1899 г. ) и в «Практическом курсе Горного искусства» Б. И. Бокия (1914 г. ). В самостоятельную научную дисциплину учение о поисках и разведке полезных ископаемых в нашей стране оформилось в 1924— 1930 гг. , что связано с периодом промышленной индустриализации образовавшегося Советского Союза. Научные основы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых создавались трудами нескольких поколений геологов, среди которых на первом месте стоят имена А. Д. Архангельского, А. Г. Бетехтина, Ю. А. Билибина, В. И. Вернадского, А. А. Гапеева, Г. А. Гамбурцева, В. М. Крейтера, В. А. Обручева, В. И. Смирнова, С. С. Смирнова, Л. С. Сорокина, П. И. Степанова, Н. М. Страхова, А. Г. Тархова, М. А. Усова, А. Е. Ферсмана, а также Е. О. Погребицкого, М. Н. Альбова,

В настоящее время вопросы геологии, минералогии, геофизики и геохимии применительно к проблеме поисков полезных ископаемых разрабатываются и углубляются во всем мире. Совершенствуются представления об условиях образования месторождений полезных ископаемых и закономерностях их пространственного размещения в геологических структурах земной коры. Вместе с тем ни для кого не секрет, что по мере эксплуатации месторождений истощается минерально сырьевая база, снижается открытие новых месторождений, а современная экономика требует восполнения минеральных ресурсов и выявления новых типов минерального сырья, в том числе редких элементов. В связи с этим все больший интерес представляют месторождения в неблагоприятных геологических условиях, с низким качеством руд и малыми содержаниями полезных компонентов. Также повышенный интерес вызывают минерально сырьевые ресурсы Мирового океана. Все это требует изменения и усовершенствования теории и методики поисковых работ, широкого применения компьютерных технологий, как для обработки большого количества геологической информации, так и для построения объемных моделей месторождений и подсчета запасов на новом качественном уровне. Серьезные вклады в разработку методологических основ поисков и разведки сделаны в последние годы сотрудниками головных научно исследовательских институтов ВСЕГЕИ, ВИЭМС, ВИМС, ЦНИГРИ, а также коллективами геологоразведочных кафедр ведущих вузов страны (МГУ, МГРИ и др. ). ПОНЯТИЕ О ГЕОЛОГОПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Для научного обоснования методики и направления поисковых и геолого разведочных работ необходимо знать условия формирования и закономерности пространственного размещения полезных ископаемых в структурах земной коры. Эти знания геологических и физико химических условий формирования месторождений, а также причин их размещения в тех или иных конкретных геологических структурах, в конечном итоге необходимы для разработки теории рудообразования и созданию генетической классификации месторождений полезных ископаемых. Однако современное состояние теории рудообразования еще не позволяет создать такую генетическую классификацию, которая исчерпывающе удовлетворяла бы запросам практики поисково разведочных работ различных типов и видов полезных ископаемых. Генетические классификации месторождений полезных ископаемых, основанные на совокупности главным образом предполагаемых признаков, всегда несут элемент гипотетичности. Поэтому принадлежность конкретных, даже хорошо изученных месторождений к тому или иному генетическому подразделению часто остается дискуссионной, что приводит к неопределенности решений прикладных поисковых и геологоразведочных задач. Тем не менее, генетические классификации имеют важное значение для геологов , а существование различных точек зрения на генетические вопросы часто способствует решению спорных и неясных вопросов, что приводит к совершенствованию теории рудообразования. В совокупности с основными положениями теории рудообразования в практике поисков и разведки широко используются эмпирически установленные геологические закономерности, подтвержденные мировым опытом геологоразведочных и горно эксплуатационных работ. В первую очередь к ним относятся сведения о важнейших геолого промышленных типах месторождений полезных ископаемых, уже изученных и освоенных горной промышленностью. Совокупность этих сведений используется в качестве важнейшей геологической информации прогнозировании, поисках, оценке и разведке новых месторождений в сходной геологической обстановке. В таких случаях геолого промышленные типы месторождений рассматриваются как обобщенные эталоны аналоги, что способствует эффективному применению принципа аналогии, особенно на ранних стадиях геологоразведочных работ.

При поисках и разведке полезных ископаемых главными масштабными эталонами служат месторождения, поскольку к их выявлению и геолого экономической оценке сводится, в конечном итоге, все поисковые и геологоразведочные работы. Обычно под термином «месторождение» подразумевается природное скопление полезного ископаемого, которое в количественном и качественном отношениях может служить предметом промышленной разработки при данном состоянии горной технологии и в данных географо-экономических условиях. В горнорудной практике масштабы месторождений, как правило, сопоставимы с масштабами самостоятельных производственных единиц горнорудных предприятий, т. е. рудников, карьеров, приисков или шахт. С учетом этого обстоятельства в термин «месторождение» полезного ископаемого» можно изменить: это такое его природное скопление, которое в количественном и качественном отношениях может служить минерально сырьевой базой самостоятельного участка горнодобывающего предприятия. Месторождения полезных ископаемых отличаются разнообразием форм и структур — от простых, представленных одним или несколькими участками сплошь минерализованных пород, до сложных, состоящих из систем пространственно обособленных минерализованных зон, залежей и более мелких скоплений полезного ископаемого различных размеров и продуктивности. По масштабу и промышленному значению месторождения обычно разделяют на четыре группы: 1. Уникальные месторождения. Это единичные в каждом виде сырья мировые, гиганты, например, КМА по железу, Никополь и Чиатуры по марганцу, Витватерсранд по золоту и урану, Кляймакс по молибдену, Норильскникель по никелю и платине и т. д. Эти месторождения имеют мировое значение. 2. Крупные месторождения. Они имеют общегосударственное значение и служат базой для строительства ведущих предприятий для отдельных отраслей горнозаводской промышленности. Например, железные руды Кривого Рога, медные руды Коунрада и Джезказгана и др. 3. Средние месторождения. Служат базой для средних предприятий, имеющих значение в пределах крупных экономических районов (Колчеданно полиметаллические месторождения Урала, Рудного Алтая). 4. Мелкие месторождения. На базе их создаются мелкие горные предприятия, нередко для группы месторождений этого типа строятся центральные обогатительные и заводские установки. Однако для разных видов полезных ископаемых разделение месторождений по запасам имеет свои градации. В таблице 1, в качестве примера, показано разделение месторождений по масштабу для разных полезных ископаемых в зависимости от количества запасов руд. Также следует отметить явную современную тенденцию возрастания экономического значения более крупных по запасам месторождений (табл. 2) Природные типы месторождений полезных ископаемых весьма многочисленны и разнообразны, но далеко не все из них играют заметную роль в балансе мировых запасов и добыче минерального сырья. Основная масса добываемого в мире минерального сырья поступает только из некоторых, численно весьма ограниченных природных типов месторождений, хотя единичные месторождения самых различных генетических типов успешно используются промышленностью. Так, железо добывается из месторождений 30 ти, а медь — из месторождений более чем 15 ти генетических типов, в то время как определяющую роль в балансах запасов и в добыче железных руд играют только пять, а меди — только четыре типа. Поэтому в практике геологоразведочных работ появилась необходимость выделения геолого промышленных типов месторождений — основных поставщиков минерального сырья, занимающих ведущее место в балансе и добыче мировых запасов.

Таблица 1. Примеры классификации месторождений в зависимости от масштабов запасов для разных типов полезных ископаемых. Масштаб месторождений по запасам и значению Полезные ископаемые Уникальные (мировое значение) Крупные (общесоюзное значение) Средние (значение в пре делах экономи ческих районов) Мелкие (местное значение) Уголь и желез ная руда Десятки миллиардов тонн Многие сотни миллионов и миллиардов тонн Многие Десятки и сотни Миллионов тонн Миллионы и десятки миллионов тонн Медь, бокситы Сотни мил лионов тонн Десятки мил лионов тонн Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Свинец, цинк, никель Более десяти миллионов тонн Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Вольфрам, олово, молибден Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Тысячи тонн Ртуть, сурьма, кадмий Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Тысячи тонн Сотни тонн Золото Тысячи тонн Сотни тонн Десятки тонн До 1 т Апатит Миллиарды тонн Сотни мил лионов тонн Десятки мил лионов тонн Миллионы тонн Слюды Миллионы тонн Сотни тысяч тонн Десятки тысяч тонн Тысячи тонн Пьезооптический кварц, исландский шпат, оптический Более ста тонн Десятки тонн Более 1 т Сотни и де сятки кило граммов

Относительное распределение месторождений по запасам и добыче руд Масштаб месторождений Продукция Крупные Средние Мелкие запасы, % Железо Медь Свинец Вольфрам Молибден Золото добыча, % запасы, % добыча, % 91 66 39 72 51 85 81 64 29 50 40 70 5 26 37 19 37 13 8 3 9 22 27 19 4 8 24 9 12 2 11 13 32 28 33 11 Понятие о геолого промышленных типах месторождений и их классификации по главным видам минерального сырья было предложено В. М. Крейтером в 1940 г. В понятие «геолого-промышленный тип» объединяются лишь те месторождения, которые зарекомендовали себя как устойчивые поставщики данного вида минерального сырья, обеспечивают не менее 1 % его добычи и экономически рентабельно разрабатываются. Знание геолого промышленных типов месторождений особенно необходимо на ранних стадиях поисковых и разведочных работ для предварительного суждения о перспективах промышленной минерализации и прогнозной геолого экономической оценки изучаемых месторождений. Именно в эти периоды из за неполноты фактических данных особенно сложно использование принципа аналогии и весьма остро ощущается необходимость в проверенных практикой эталонах аналогах. Понятие о геолого промышленном типе месторождений изменяется по мере обнаружения и освоения месторождений новых генетических типов, усовершенствования технологии и технических средств ведения горных работ. В текущем столетии новые промышленные типы появляются за счет вовлечения в промышленность месторождений крупных по запасам, но бедных по содержанию полезных компонентов, в то время как богатые по содержанию, но мелкие по масштабу месторождения постепенно теряют свое промышленное значение. В этой таблице представлены данные по относительному распределению месторождений в зависимости от запасов руд и добычи металлов. Следует отметить явную современную тенденцию возрастания экономического значения более крупных по запасам месторождений.

Принципы классификации геолого-промышленных типов месторождений полезных ископаемых Единых принципов классификации геолого промышленных типов месторождений пока что не разработано. Одни геологи принимают за основу генетические признаки, другие — минеральный состав полезных ископаемых, морфологию рудных залежей или состав вмещающих пород. Как правило, классификации геолого промышленных типов месторождений разрабатываются применительно к каждому виду минерального сырья, в результате чего месторождения одного и того же промышленного типа могут входит в классификацию различных видов полезных ископаемых. Для целей поисков и разведки полезных ископаемых наиболее приемлема группировка промышленных типов месторождений по формационному принципу. Такая группировка способствует повышению геологической информативности прогнозов и более полной оценке вероятного комплекса полезных компонентов. В понятии геологопромышленного типа учитываются технологические, горнотехнические и экономические признаки, определяющие качество и технологические свойства полезных ископаемых, горно-геологические условия разработки месторождений и экономическую эффективность их использования в народном хозяйстве. Качество и технологические свойства полезных ископаемых зависят от их вещественного состава и комплекса промышленно ценных минералов; горно геологические условия разработки месторождений — от характера связи полезной минерализации с элементами геологического строения и типа рудоконтролирующей структуры, условий залегания, морфологических особенностей и строения месторождений, а экономическая эффективность их использования — от масштаба запасов и сочетания горно геологических, технологических и экономико географических факторов. В свою очередь все перечисленные свойства месторождений зависят от геологических условий их проявления, минерального и химического состава полезных ископаемых, т. е. от совокупности признаков, которые служат основой для выделения рудных формаций. Таким образом, представления о геолого промышленных типах месторождений полезных ископаемых и, в первую очередь, рудных месторождений объективно связаны с представлениями об их рудных формациях, а использование этих связей способствует повышению эффективности поисковых и разведочных работ. В литературе можно найти различные определения понятия «рудная формация» , однако все они сходятся на том, что это группа месторождений с близкими условиями образования и рудами сходного состава. Основные же различия между этими определениями заключаются в выборе критериев подобия и, как следствие этого, в масштабах выделяемых групп месторождений. Для целей классификации геолого промышленных типов месторождений наиболее приемлемо определение рудной формации как устойчивой естественной ассоциации месторождений, близких по генезису, минеральному составу и возрасту и сформированная в определенной геотектонической обстановке и пространственно ассоциированная с той или иной геологической формацией. В таком понимании рудная формация представляет собой парагенетическую ассоциацию месторождений, объединенную не только сходством состава и внутреннего строения, но и сходством внешних связей месторождений с элементами региональной геологической структуры.

Поскольку представления о геолого промышленных типах складываются из мирового опыта разведки и эксплуатации сходных месторождений, а знание их особенно важно на ранних стадиях геологоразведочных работ, критерии подобия сравниваемых геолого промышленных типов месторождений должны быть достаточно широкими. Для использования принципа аналогии на ранних стадиях геологоразведочных работ важно установить принципиально сходные черты, объединяющие месторождения данного типа. Важно, чтобы каждая рудная формация характеризовалась определенным комплексом полезных компонентов, была связана с той или иной формацией магматических, осадочных, метаморфических или метасоматических пород и занимала вполне определенное геотектоническое положение. По мере детализации проводимых исследований в пределах отдельных рудных формаций могут выделяться субформации, фациальные типы, а внутри них — минеральные типы. Для оценки формационной принадлежности геолого промышленных типов месторождений может быть использована совокупность различных критериев подобия, среди которых принципиальное значение имеют: геотектоническая позиция рудных районов или узлов; устойчивые связи месторождений с конкретными формациями магматических, осадочных, метаморфических или метасоматических пород; сходство минерального и химического состава полезных ископаемых. Вопрос о принципе выделения геолого промышленных типов месторождений остается дискуссионным. Отмечаются различные подходы к классификации геолого промышленных типов месторождений и разными исследователями предложены их разные типы. С учетом перечисленных критериев А. Б. Каждан (1984) выделяет около 30 важнейших геолого промышленных типов месторождений, каждый из которых может рассматриваться и как самостоятельная формация полезных ископаемых. По критериям принадлежности рудных районов и месторождений к той или иной геотектонической позиции эти формации распределяются так: Формации древних щитов и платформ: 1. Железистые кварциты и коры их выветривания; 2. Древние метаморфизованные полиметаллические месторождения; 3. Редкометально мусковитовые гранитные пегматиты; 4. Древние золото и ураноносные конгломераты. Формации складчатых поясов: 1. Пластоподобные медно полиметаллические Fe Mn и колчеданные месторождения; 2. Хромиты и асбесты в гипербазитах; 3. Титаномагнетиты в основных породах; 4. Скарновые Cu Co Fe месторождения; 5. Месторождения фосфоритов; 6. Месторождения бокситов; 7. Стратиформные месторождения медистых песчаников; 8. Стратиформные месторождения полиметаллов; 9. Месторождения углей.

Формации постскладчатых и активизированных складчатых поясов: 1. Месторождения золото кварцевой формации; 2. Редкометальные пегматито грейзеновые месторождения; 3. Стратиформные ртутные и сурьмяные месторождения в джеспероидах; 4. Cu Mo порфировые месторождения; 5. Полиформационные Mo W полиметаллические месторождения; 6. Силикатно касситеритовые и полиформационные оловянные месторождения; 7. Полиформационные ртутно золото серебряные месторождения; Формации активизированных платформ: 1. Редкометальные месторождения нефелиновых сиенитов; 2. Месторождения карбонатитов; 3. Сульфидные медно никелевые месторождения; 4. Алмазоносные кимберлиты; 5. Урановые месторождения в песчаниках и бурых углях; 6. Россыпные месторождения. Формации фанерозойских платформ: 1. Латеритные месторождения бокситов, Мn и Ni; 2. Осадочные месторождения Fe и Mn; 3. Месторождения минеральных солей; 4. Угольные месторождения; 5. Нефтегазоносные месторождения. Классификация, основанная на разделении по принципу практического использования минерального сырья, включает 10 групп полезных ископаемых, представленных разными геолого промышленными типами месторождений твердых полезных ископаемых (Синяков, 1994). 1. Месторождения руд черных и легирующих металлов: железа, марганца, титана и ванадия, хрома, вольфрама, молибдена и др. (месторождения железистых кварцитов, осадочные пластовые гематит магнетитовые, магматические титаномагнетитовые, скарново магнетитовые, вулканогенно осадочные и морские осадочные марганцевые месторождения и месторождения выветривания марганца, раннемагматические и позднемагматические месторождения хромитов, россыпные ильменит рутил циркониевые месторождения). 2. Месторождения руд цветных металлов: меди, свинца и цинка, никеля, олова, алюминия, ртути, висмута и др. (остаточные латеритные и осадочные месторождения алюминия, Mo Cu порфировые, сульфидно Cu Ni, Cu Zn колчеданные, медистых песчаников, колчеданно полиметаллические и стратиформные свинцово цинковые, скарновые, грейзеновые и гидротермальные плутоногенные олово волфрамовые и молибден волфрамовые) 3. Месторождения руд редких и редкоземельных металлов: лития, бериллия, стронция, циркония, ниобия и тантала, иттрия, лантаноидов и др. (месторождения в магматических редкометальных гранитах, нефелиновых сиенитах, редкометальных карбонатитах, альбититах, грейзенах, скарнах и полевошпатовых метасоматитах)

4. Месторождения благородных металлов: золота, платиноидов, серебра (месторождения золотоносных конгломератов, золото скарновые, плутоногенно гидротермальные месторождения, месторождения в углеродистых терригенных толщах, Au Ag в вулкано тектонических поясах, золоторудные месторождения в зеленокаменных поясах и разного типа россыпные месторождения. Платиноносные медно никелевые месторождения в основных породах, платино паладиевые месторождения расслоенных массивов перидотит пироксенит габбро норитовой формации). 5. Месторождения горно химического сырья: фосфатного сырья (апатитов, фосфоритов), калийных и натриевых солей, серных руд, борного и фторного сырья (месторождения осадочных фосфоритов, апатит нефелиновые месторождения в сиенитах, коры выветривания карбонатитов, месторождения самородной серы и солей, связанные с эвапоритовыми толщами, соляно купольными структурами, скарновые, галогенно осадочные и вулканогенно осадочные месторождения бора) 6. Месторождения технического сырья: корунда, мусковита, флогопита и вермикулита, асбеста, пьезокварца, исландского шпата, оптического флюорита, графита и др. (метаморфические месторождения наждаков, графита, асбестоносные ультрабазиты и серпентиниты, асбестсодержащие доломиты и железистые кварциты). 7. Месторождения технологического сырья: огнеупорных глин, каолинов флюсового сырья, графита, магнезита, брусита, талька и др. (месторождения глин в корах выветривания, остаточные месторождения каолина, гидротермальные месторождения магнезита, брусита, талька, магматические и метаморфические месторождения графита). 8. Месторождения драгоценных и поделочных камней: алмаза, аметиста, рубина, сапфира, изумруда, яшмы, родонита, малахита, мрамора и др. (лампроитовые и кемберлитовые алмазоносные трубки, россыпные алмазоносные месторождения, месторождения кор выветривания, россыпные и гидротермальные месторождения) 9. Месторождения минеральных строительных материалов: цементного сырья, песков, галечников, кварцитов, известняков, изверженных горных пород и др. 10. Месторождения каменного и бурого угля, торфа, горючих сланцев, (осадочные месторождения). Представленные геолого промышленные типы месторождений по разным видам полезных ископаемых не отражают всего многообразия формационных типов и могут изменяться, в зависимости от потребностей экономики, развития технологических схем степени освоенности территории. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОИСКОВ (поисковые предпосылки) Задачей поисковых работ является обнаружение скоплений рудной минерализации и предварительная её оценка с целью выявления промышленных месторождений. Основой для постановки поисковых работ является совокупность благоприятных геологических данных, определяющих возможность обнаружения тех или иных месторождений в исследуемом районе. Комплекс поисковых работ осуществляется в определенной последовательности, где реализуется принцип последовательного приближения путем перехода от мелко , среднемасштабных работ к более детальным. Основанием для постановки последующих более детальных поисковых работ служат выводы о перспективности изучаемых площадей, полученных на этапе уже проведенных исследований.

Нередко для оценки общей перспективности изучаемых площадей пользуются понятиями металлогенического потенциала и прогнозных ресурсов (Авдонин и др. , 2007). Понятие «металлогенический (минерагенический) потенциал» служит для характеристики перспектив металлогенических рудных поясов, провинций, районов. Это качественная оценка металлоносности, предусматривающая выделение трех уровней: высокий, средний, низкий металлогенический потенциал. Она осуществляется при региональных исследованиях масштаба 1: 500 000 и мельче на основе самых общих особенностей геологического строения металлогенических провинций и зон. В таких оценках обосновывается принципиальная возможность обнаружения месторождений тех или иных рудно формационных типов с предполагаемыми их масштабами. Прогнозные ресурсы, наличие которых предполагается на основе общих геологических представлений, научно теоретических предпосылок, результатов геологического картирования, геофизических и геохимических исследований, характеризуют перспективы бассейнов, крупных районов, рудных узлов, рудных полей и отдельных месторождений. Успешные поиски месторождений конкретных полезных ископаемых в новых районах требуют всестороннего изучения подобных месторождений (аналогов), выявленных в других рудных районах. Устанавливается их геологическая позиция в рудном поле и районе и проводится сопоставление геологического строения (стратиграфия, тектоника, магматизм, метаморфизм, геохимические особенности) нового района с районом, где известны искомые месторождения. По результатам такого изучения составляют карты, стратиграфические колонки, разнообразные разрезы, планы, схемы, которые сопровождаются соответствующими описаниями. В совокупности создается графическая и описательная модель месторождения. Общая схема геолого поисковых работ разделяется на несколько циклов или стадий (стадии поисков). Поисковые работы даже в новом районе всегда основываются на уже имеющихся сведениях о геологическом строении этого района. Как известно, вся территория России покрыта геологической съемкой масштаба 1: 200000, а отдельные наиболее перспективные районы и площади масштаба 1: 50000. Поисковые работы ставятся в пределах перспективных площадей, выделенных на основе геологических карт прогноза полезных ископаемых масштаба 1: 50000 1: 25000. На площадях простого, геологического строения и при установленных закономерностях локализации полезных ископаемых поисковые работы могут осуществляться на основе геологических карт и прогнозно металлогенических схем более мелкого масштаба 1: 200 000. Стадия поисков месторождений полезных ископаемых разделяется на следующие подстадии: 1 - общие поиски; 2 - детальные поиски; 3 - поисковооценочные работы. Общие поиски имеют целью выявление площадей, перспективных на нахождение месторождений, а также самих месторождений полезных ископаемых и оценку их общих перспектив. Такие поиски осуществляются с помощью визуальных геологических, геофизических, геохимических методов, а также с применением поверхностных горных выработок и буровых скважин. В результате работ на этой подстадии поисков обосновывают перспективы исследованной территории с определением прогнозных запасов, оконтуривают рудные поля, зоны, а также делают рекомендации для дальнейших более детальных работ.

Детальные поиски ставятся на площадях, где выявлены рудопроявления, и на перспективных площадях, выделенных при общих поисках или находящихся в районах известных месторождений. Задачей детальных поисков является в пределах выделенных перспективных площадей выявление скоплений минерального сырья, заслуживающих дальнейшей оценки. Детальные поиски в зависимости от условий проведения работ осуществляются наиболее рациональными комплексами поисковых методов с применением поверхностных горных и буровых работ. Масштаб детальных поисков колеблется в пределах 1: 10000 — 1: 5000 и выбирается в зависимости от сложности геологического строения исследуемой территории и размеров ожидаемых рудоносных зон, рудных полей, месторождений и отдельных рудных тел. Поисково-оценочные работы осуществляются на проявлениях полезных ископаемых, выявленных на разных стадиях поисков и являющихся по предварительным данным перспективными, а также по заявкам первооткрывателей. Задача этих работ состоит в оценке выявленных минеральных скоплений и обосновании перспектив для проведения на месторождении предварительной разведки. Выполнение указанной задачи осуществляется комплексом геологических, геофизических и геохимических исследований с использованием поверхностных горных и буровых работ. При этом производится геологическое картирование в зависимости от размеров и сложности строения объекта исследования в масштабе 1: 10000 1: 1000. Широко используются минералогические исследования выходов полезных ископаемых, включая изучение реликтов первичных руд, зон гипергенного преобразования минералов, а также индикаторных их структур. В значительных объемах проводится опробование полезного ископаемого по естествен ным и искусственным обнажениям. В результате этих исследований должен быть определен геолого промышленный тип, установлены геологические границы месторождения в плане и составлен геологически обоснованный прогноз о поведении рудных тел на глубину. Геологические предпосылки поисков Как уже отмечалось, наиболее важными для поисков и оценки месторождений полезных ископаемых являются имеющиеся уже знания по геологическому строению поисковой площади, включая в первую очередь знания по стратигра фии, литологии, тектонике, магматизму, метаморфизму, геоморфологии и геохимии. Эти элементы геологической информации называют поисковыми предпосылками, имея в виду, что они могут указывать на возможность наличия месторождений, и соответственно являются основой для прогноза и поисков полезных ископаемых. Эти же геологические предпосылки (факторы контроля) являются геологической основой для решения задач разведки и геолого экономической оценки месторождений полезных ископаемых. При поисках, разведке и оценке месторождения определяющее значение имеет совокупность закономерностей, контролирующих его. Но для различных типов месторождений они могут комбинироваться по разному и каждый из них может иметь различное значение для поисковых работ. Поэтому в дальнейшем более целесообразно поисковые предпосылки рассмотреть раздельно. Стратиграфические предпосылки. Сущность стратиграфических закономерностей, контролирующих месторождения полезных ископаемых, заключается в том, что многие месторождения залегают в определенных стратиграфических подразделениях геологического разреза. Для месторождений осадочных полезных ископаемых, например угля, железа, марганца, алюминия, фосфора, галоидов, характерна их приуроченность к крупным стратиграфическим подразделениям в пределах обширных территорий. Также и для эндогенных месторождений в геологической истории выделяются определенные временные пики, как например, для полиметаллических месторождений (рис. 1).

Рис. 1. Распределение запасов руд вулканогенных колчеданных месторождений в фанерозои

Важное поисковое значение имеет приуроченность полезных ископаемых к более дробным стратиграфическим подразделениям — свитам, ярусам, горизонтам. Такие закономерности большей частью имеют более локальное значение в пределах отдельного рудного района или рудной провинции. Так, в локализации Pb Zn оруденения в разных рудных провинциях – Каратау, Рудный Алтай, Восточное Забайкалье имеет разные временные и стратиграфические уровни (рис. 2). Поэтому для поисков в заданных районах важны признаки, по которым можно установить в обнажениях и по керну скважин определенную рудоносную свиту, характеризующуюся в данном районе максимальной рудоносностью или наиболее ценными по качеству рудами. С этой точки зрения важно знать стратиграфическое положение не только рудоносной толщи, но и отдельных свит, вплоть до отдельных горизонтов и пластов. Например, для Рудного Алтая при общей приуроченности полиметаллических месторождений к девонской вулканогенно осадочной толщи, характерна локализация Pb Zn рудных залежей в туфогенно осадочных горизонтах выше пачки изверженных вулканогенных пород. Очень важное значение имеют стратиграфические предпосылки для поисков нефти (баженовская свита в Тюменском нефтеносном районе вмещает большую часть месторождений). В этой связи возникает проблема максимально дробного стратиграфического расчленения продуктивных толщ и свит, выделения и прослеживания опорных маркирующих горизонтов. Для этого используются биостратиграфические и современные методы определения абсолютного возраста, а также разнообразные литологические методы, например метод циклического (ритмичного) анализа осадочных толщ, выделяют трансгрессивно регрессивные серии и т. д. Важное значение в формировании многих остаточных и осадочных месторождений имеют региональные перерывы в осадконакоплении. Месторождения бокситов, фосфоритов, многие месторождения марганца, древние погребенные россыпи золота залегают, как правило, в основании трансгрессивных серий пород. Так, например, Тихвинские и Северо Онежские месторождения бокситов залегают на размытых девонских отложениях в подошве трансгрессивной серии нижнекарбоновых пород; палеозойские бокситы Северного Урала (Красная Шапочка, Ивдель) в основании трансгрессивной серии нижнего девона на верхнесилурийских известняках; бокситы Тургайского прогиба на закарстованной поверхности палеозойских известняков в подошве трансгрессивно залегающих нижнемеловых отложений; Чиатурское месторождение марганца залегает на известняках верхнего мела в основании олигоценовой трансгрессии; Никопольские месторождения марганца расположены в породах олигоценового возраста, которые залегают непосредственно на размытой поверхности докембрия; месторождения марганца Северного Урала (Полуночное, Марсятское) связаны с неогеновой трансгрессией и залегают на палеозойских образованиях восточного склона Урала. Размеры, форма и мощность рудных тел месторождений этой группы, а во многих случаях строение залежей и качество полезного ископаемого определяются характером поверхности и составом пород подстилающих образований, характером и длительностью процессов выветривания и размыва. Для поисков, разведки и оценки месторождений полезных ископаемых важна точная датировка стратиграфического перерыва и начала фазы развития трансгрессии. Для эндогенных месторождений, не сингенетичных осадочным образованиям, в которых они локализованы, роль стратиграфии в значительной мере снижается. Однако и для этой группы месторождений в полной мере сохраняется поисковое значение стратиграфических предпосылок. Стратиграфическая закономерность размещения эндогенных месторождений имеет, как правило, вторичный характер — они локализуются в стратиграфически выдержанных горизонтах пород, проницаемых для гидротермальных растворов, или контролируются горизонтами литологических разностей, выполняющих роль экрана при образовании гидротермальных месторождений.

Рис. 2. Пример стратиграфического контроля свинцово цинкового оруденения в разных рудных районах

Часто отмечается приуроченность некоторых эндогенных рудных скоплений к определенным стратиграфическим или литологическим образованиям. Так, известные колчеданные месторождения Урала связаны с полосой эффузивных пород силурийско девонского возраста; большинство полиметаллических месторождений на Рудном Алтае приурочено к вулканогенно осадочным породам среднего девона; магнетитовые месторождения Тургайского прогиба приурочены к карбонатным и эффузивно осадочным породам нижнекарбонового возраста. Часто отмечается приуроченность золота к отдельным черносланцевым отложениям. Но здесь важно понимать, что перспективными могут быть только те черносланцевые толщи, формирование которых сопровождалось дополнительным привносом рудных компонентов в области осаждения, включая эндогенную активность на дне океана или привнос элементов за счет экзогенного разрушения пород. Здесь более правильно говорить о литологическом контроле, но стратиграфические закономерности следует использовать при поисках и разведке. Такая стратиграфическая приуроченность эндогенных месторождений довольно распространена и ее всегда необходимо выявлять, изучать и использовать в поисковых и разведочных целях. Но более надежные результаты для поисков эндогенных месторождений стратиграфические предпосылки могут дать в комплексе с другими геологическими закономерностями и поисковыми предпосылками. Значение стратиграфического контроля месторождений для поисков и разведки трудно переоценить. По карте легко оконтурить площади распространения отложений благоприятных стратиграфических подразделений и тем самым ограничить площадь поисков. Очевидно, чем более дробно проведено стратиграфическое расчленение и более определённо выявлена приуроченность месторождения к какому либо стратиграфическому подразделению, тем больше можно сократить площадь поисков и повысить их результативность. Стратиграфическая закономерность позволяет на основании геологической карты и разрезов наиболее обоснованно выбирать точки заложения поисковых разведочных выработок, решать вопрос об окончании бурения скважин, обоснованно интерполировать данные между точками наблюдения и тем самым разрежать разведочную сеть. Общеизвестно, что разведка осадочных месторождений с четко выраженным стратиграфическим контролем, как правило, значительно проще, дешевле и достовернее. Кроме того, знание стратиграфического положения полезного ископаемого может служить основой для прогнозирования физических свойств пород, что очень важно при интерпретации геофизических данных. А по стратиграфическому положению ископаемого угля в толще отложений бассейна, можно обоснованно предполагать степень метаморфизма угля и соответственно прогнозировать его качество. Литологические предпосылки. Одно из фундаментальных понятий в литологии — осадочная фация — обстановка осадконакопления, овеществленная в горной породе. Все осадочные породы, в том числе и руды осадочного происхождения, представляют собой отдельные фации. Д. В. Наливкин (1956) установил следующую иерархию фаций: а) фация; б) группа сходных фаций образует формацию. Залежь осадочного полезного ископаемого — особая фация, входящая в определенную закономерно образованную формацию. Рассмотрим фациальный профиль по Страхову (1960). Как видно на (рис. 3), для различных климатических зон отмечаются различные ряды осадочных формаций, поэтому для этих целей важны и палеоклиматические исследования. Разумеется, что такой стройный ряд имеет место только в идеализированном виде. В натуре фациальные ряды и во времени, и в пространстве, как правило, нарушаются.

Рис. 3. Распределение разного типа осадочных месторождений в различных литологических формациях на примере фациального профиля Н. М. Страхова

Смена фаций происходит вследствие тектонических движений в областях сноса и накопления осадков и в связи с изменениями особенностей (деталей) палеогеографических ландшафтов. Эти смены могут быть постепенными или резкими. Кроме того, палеогеографические условия сами определяются тектоническими движениями и процессами эрозии (абразии) и осадконакопления. Часто происходит выпадение некоторых фаций из идеального закономерного их набора главным образом вследствие прекращения осадкообразования или размыва уже отложившихся осадков. Вопросы литологического и фациального анализа осадочных пород составляют предмет особого раздела геологической науки литологии. Литологические исследования предусматривают выявление закономерностей развития палеобассейна и реализуются в описании строения осадочной толщи, создании литологических карт, профилей и разрезов, по которым, исходя из общих и конкретных локальных закономерностей строения осадочных толщ, предполагается возможное размещение осадочных месторождений полезных ископаемых в данном районе. Это, в свою очередь, определяет поисковые и разведочные задачи: где проводить поисковые работы, как размещать разведочные выработки, как интерполировать данные между разведочными точками и экстраполировать их за пределы контура, образованного этими точками. Наличие литологических схем, карт и профилей обязательно для научно обоснованного проведения поисков и разведки осадочных месторождений и обобщения полученных материалов. Их составление входит в комплекс геологической съемки в пределах угольных железорудных, бокситоносных, соленосных, фосфоритовых и других районов распространения месторождений осадочного происхождения. Литолого фациальные предпосылки должны рассматриваться в комплексе со стратиграфическими. Для дробного расчленения осадочных толщ используется целый комплекс литологических методов и, в частности, метод фациально циклического расчленения их. С другой стороны, конкретные литологические закономерности, которые использует геолог, могут быть надежно выявлены при детальном и скрупулезном изучении литологических разрезов. Детальный литологический анализ состава и строения осадочных пород во многих случаях позволяет однозначно установить положение кровли и почвы пластов и нормальную последовательность напластования пород, что очень важно для структурных построений. Важное значение для целей поиска и оценки месторождений полезных ископаемых имеют местные закономерности в масштабе отдельных рудных районов. В каждом районе необходимо ставить литологические исследования и использовать конкретные литолого фациальные закономерности, контролирующие образование осадочных месторождений. Литологический и, в частности, минеральный и химический состав, текстура и структура, физические свойства пород (пористость, крупность зерен) также влияют на размещение эндогенных руд. Среди горных пород можно выявить особенно благоприятные толщи для взаимодействия с рудоносными растворами. Здесь важным являются физико механические свойства пород – хрупкость, пористость, проницаемость и т. д. В этом отношении благоприятными являются известняки, доломиты и эффузивно осадочные породы, по которым развиваются метасоматиты, в том числе скарны с самым разнообразным оруденением (Cu, Au, W, Sn и др. ). Многочисленные свинцово цинковые руды локализуются в карбонатных породах (Средняя Азия, Центральный Казахстан, Якутия, Забайкалье). Песчаники во многих местах вмещают преимущественно медные, оловянно вольфрамовые и другие руды (меденосные песчаники Удокана, Джезказгана, Тихоокеанский рудный пояс).

Лекция 2 Магматические предпосылки. В основе магматических предпосылок, контролирующих размещение месторождений полезных ископаемых, лежат многочисленные данные о генетической связи эндогенных месторождений с магматическими процессами. На основании огромного опыта изучения месторождений полезных ископаемых эмпирически установлены определенные признаки связи изверженных пород и эндогенных месторождений, которые могут рассматриваться в качестве магматического контроля их размещения. Выделяется 3 группы связей (рис. 4): 1 - генетические - локализация рудных тел (Cu, Ni, Co, Cr, Pt, Тi и др. ) в расслоенных магматических комплексах; 2 - парагенетические - один источник расплавов и рудных растворов; 3 - структурные - приуроченность к одному структурному элементу. Главнейшими признаками 1 и 2 типа связей являются: 1) близко одновременное образование; 2) единый глубинный источник магматических пород и руд; 3) пространственная связь определенных по составу изверженных пород и месторождений; 4) геохимические признаки. Одновременность образования изверженных пород и эндогенных месторождений может быть обоснована, если те и другие залегают в породах одного возраста и перекрыты более молодыми одновозрастными породами, что бывает достаточно редко. Большей частью одновозрастность устанавливается по наличию в базальных конгломератах, покрывающих рудную свиту, рудной гальки и гальки соответствующих изверженных пород. Поэтому рассматриваемый признак по этим данным может быть установлен только в пределах широкого возрастного интервала. Более надежную информацию дают современные изотопно геохимические методы возрастных датировок (U Pb, Ar Ar, Re Os и др. ) О едином источнике магматических пород и рудоносных гидротермальных растворов, указывающем на парагенетическую связь оруденения и магматизма, свидетельствуют их близкий геохимический состав, изотопные характеристики, приуроченность к единым глубинным структурам. Связь определенных по составу изверженных пород и месторождений полезных ископаемых вроде бы фактор очевидный и используется при поисках достаточно часто, однако следует иметь в виду, что некоторые полезные ископаемые, например медь, золото, железо, встречаются с интрузиями весьма широкого диапазона по составу. Медь может быть связана с магматическими образованиями ультраосновных пород (месторождение Оутокумпу в Финляндии), основными (кипрский тип медноколчеданных месторождений) и гранит порфирами (Cu Mo порфировые месторождения). Нередко интрузии одного состава контролируют разнообразные постмагматические месторождения полезных ископаемых, например с гранитоидами могут быть связаны грейзеновые, скарновые и жильные месторождения Cu, Pb, Zn, Mo, W, Co, Fe и др. Связь месторождений с конкретными интрузиями устанавливается не всегда определенно. Поэтому, несмотря на кажущуюся очевидность рассматриваемого фактора контроля, к использованию его следует относиться очень осторожно.

Рис. 4. Типы связи эндогенных месторождений с магматическими образованиями

Генетическая связь наиболее отчетливо устанавливается для некоторых полезных ископаемых, локализующихся непосредственно среди магматических пород ультраосновного и основного состава. С дунитами и перидотитами связаны месторождения хрома, платины и алмазов. Они залегают в виде шлиров, штоков и труб внутри массивов указанных пород и их дифференцированных разновидностей, нередко измененных и превращенных в змеевики, эклогиты, кимберлиты. В массивах пироксенитов и продуктов их дифференциации залегают руды титаномагнетитового состава в виде крупных тел неправильной формы, жил и штоков. В этих же породах встречаются вкрапленные руды халькопирита. С серпентинитами связаны месторождения асбеста. В массивах оливинитов, пироксенитов и перидотитов, окруженных нефелиновыми сиенитами, залегают месторождения флогопита и вермикулита. С габброноритами и их дифференцированными разностями связаны месторождения медно никелевых руд, содержащих платиноиды (Норильск, Талнах), также с основными породами связаны главнейшие месторождения исландского шпата. Средними и кислыми изверженными породами (диоритами, гранодиоритами, гранитами и аляскитами) контролируется широкий ряд месторождений железа, цветных и редких металлов, пьезооптического кварца и др. Также надежная связь с магматическими породами устанавливается для некоторых высокотемпературных образований, локализованых в грейзенах и скарнах. Например, месторождения лития, тантала, ниобия, вольфрама, олова, молибдена, меди тесно ассоциируют с массивами изверженных кислых пород, залегая преимущественно в эндо и экзоконтактах этих массивов. Для некоторых, большей частью, низкотемпературных эндогенных месторождений (медь, полиметаллы, ртуть, сурьма) связь с изверженными породами не устанавливается. Иногда магматический контроль размещения месторождений полезных ископаемых, особенно гидротермальных, затушевывается наличием смешанных источников рудных компонентов, где наряду с магматическими породами в качестве источника рудного вещества могут выступать вмещающие и подстилающие породы, например, образование стратиформных полиметаллических месторождений в карбонатных отложениях или при формировании их по модели рициклинга. В целом, поиски месторождений, связанных с изверженными породами среднего и кислого состава, следует начинать с изучения контактов таких массивов, являющихся наиболее благоприятными условиями для локализации гидротермальных месторождений. Особый интерес представляют зоны контактов магматических пород с известняками, эффузивами, песчаниками, где концентрируются скарновые и грезеновые месторождения. При поисках Cu Mo порфировых месторождений важно выделять среди крупных гранитных массивов малые порфировые тела, с которыми обычно генетически связано оруденение. Отчетливо выражена связь месторождений полезных ископаемых со щелочными интрузиями и, в частности, с массивами карбонатитов. Они контролируют весьма большое число полезных ископаемых: апатит, флогопит, вермикулит, железо, титан, медь, ниобий, тантал, стронций, цезий, индий, цирконий, торий, редкие земли и некоторые другие. Как правило, месторождения магматического и метасоматического происхождения, залегающие в массивах щелочных изверженных пород, характеризуются рудами сложного, комплексного состава. Многие из месторождений карбонатитовой формации по масштабу запасов и качеству сырья относятся к уникальным, имеющим мировое значение, такие как комплексное месторождение редких и редкоземельных элементов Томтор на северо западе Республики Саха (Якутия).

Наибольшие перспективы представляют собой глубоко дифференцированные комплексы щелочных пород. Для них характерна отчетливо выраженная вертикальная и горизонтальная зональность строения, с которой закономерно связано размещение полезных ископаемых. Важное поисковое значение имеет также учет закономерного расположения месторождений относительно интрузивных тел. Пространственное положение, масштаб, строение месторождений, генетически связанных с интрузиями, зависят от следующих главных факторов: формы, элементов залегания и характера поверхности интрузивов, их размера, строения и глубины эрозионного среза. Для поисков месторождений, связанных с основными и ультраосновными интрузиями, имеет значение форма интрузива, особенно контуров локолитов, лополитов и их строение подошвенной части, так как в её углублениях могут быть расположены придонные рудные тела магматических медноникелевых месторождений (рис. 5). Для большей части месторождений, связанных с ультраосновными, основными и щелочными породами, часто устанавливается прямая зависимость их масштаба от размеров массива. Крупные месторождения магматического происхождения расположены обычно в пределах больших интрузивов. Однако известно, что большая часть даже крупных интрузивных тел не содержит месторождений. При поисках месторождений, связанных с изверженными породами кислого состава, необходимо иметь в виду, что на участках крутого погружения кровли интрузива ширина зон развития гидротермальных месторождений незначительная, а на участках пологого погружения кровли и в апикальных частях интрузивов гидротермальные зоны минерализации имеют значительную ширину (рис. 6), нередко образуя зональность, которая характеризуется сменой минерального состава по латерали. Так для гранитных интрузий иногда наблюдается закономерный переход от месторождений высокотемпературных к низкотемпературным по мере удаления от массива. Классическим примером подобной зональности являются неоднократно описанные в литературе Корнуольские месторождения (Англия). Они изучаются и эксплуатируются на протяжении нескольких столетий и вскрыты на глубину более 1 км. Здесь установлена следующая закономерность в распределении месторождений относительно гранитной интрузии, являющейся источником рудного вещества: в самом гранитном массиве расположены кварц турмалиновые жилы с касситеритом; вблизи интрузива жилы помимо касситерита содержат вольфрамит; несколько дальше от интрузива жилы переходят в вольфрамово медные со станинном; еще дальше они приобретают халькопирит борнитовый состав, а жильные минералы здесь представлены уже кварцем и флюоритом; в следующей зоне появляется никель кобальт урановое оруденение также с кварцем и флюоритом; затем присутствуют сульфиды свинца и цинка с серебром и сопровождающие их жильные минералы кварц и барит; удаленные от интрузива участки оруденения характеризуются сурьмой, а еще дальше оно представлено карбонатами железа и марганца. Важное поисковое значение имеют также площади развития малых интрузий штоков и даек. Большинство геологов считает, что между малыми интрузиями и месторождениями существует парагенетическая связь, так как эти интрузии и ассоциирующие с ними месторождения являются самостоятельными производными глубоких магматических очагов. Часто отмечается такая закономерность чем разнообразнее состав и возраст малых интрузий, на данной площади, тем она более рудоносна. По отношению к малым интрузиям месторождения могут быть расположены:

1) на тех же площадях, где находятся дайки и штоки изверженных пород, но без видимой связи с этими породами; 2) внутри или по периферии штоков или даек; 3) сами штоки и дайки иногда являются рудными телами, содержащими вкрапленные руды. Многочисленный фактический материал свидетельствует о том, что в зависимости от эрозионного среза крупного магматического тела проявляются разные формационные типы эндогенных месторождений, а также от этого зависит их масштаб и минеральный состав. В. И. Смирнов выделяет три уровня эрозионного среза гранитных интрузивов. 1. Эрозионный срез проходит вблизи поверхности интрузива, но не срезает ее. Наличие интрузива предполагается на основании установления даек изверженных пород, гидротермального изменения вмещаю щихпород и по присутствию гидротермальных месторождений. При благоприятной литолого структурной обстановке в этих условиях возможно выявление телетермальных месторождений свинца, цинка, меди, ртути, сурьмы и др. 2. Если эрозия срезает лишь верхние части интрузива и на эрозионной поверхности наблюдается чередование площадей, сложенных интрузивными и вмещающими породами, то такая обстановка максимально благоприятна для нахождения постмагматических месторождений как в породах кровли, так и в самом интрузиве. 3. При глубоком эрозионном срезе интрузивов перспективы нахождения связанных с ними эндогенных месторождений резко падают. Для месторождений, связанных с ультраосновными и основными породами установление уровня эрозионного среза массива позволяет определить положение придонных и «висячих» залежей вкрапленных руд, протяженность и глубину оруденения краевых залежей, а в случае приуроченности оруденения к определенным стратифицированным горизонтам — выявить положение тел в пространстве, а также площади оруденения на различных горизонтах. Важно также иметь в виду, что при физическом и химическом выветривании интрузивных пород разного состава, могут формироваться различные остаточные инфильтрационные месторождения, а также осадочные и россыпные рудные скопления. В этих случаях минеральный и химический состав образующихся месторождений в той или иной степени определяется составом материнских изверженных пород, но не всегда можно установить источник минералов и химических элементов, за счет которых возникли те или иные месторождения, так как продукты разрушения изверженных пород могут переноситься на значительные расстояния, а осадочные месторождения нередко бывают переотложенными. За счет разрушения ультраосновных и основных пород образуются россыпные месторождения платины и алмазов (россыпи платины на Чинейском массиве и Инагли, алмазные россыпи Якутии). На площадях развития ультраосновных изверженных пород в условиях пенеплена расположены остаточные месторождения железа, содержащие значительное количество никеля, кобальта, марганца, хрома (крупнейшие месторождения Кубы, Елизаветинское месторождение на Урале). Эти примеры показывают, что для отдельных экзогенных месторождений устанавливается пространственная и генетическая связь с ультраосновными породами, и, следовательно, выявление массивов ультраосновных пород в этом случае имеет большое поисковое значение.

При химическом выветривании основных эффузивных пород (порфириты, мелафиры и их туфы) образуются инфильтрационные месторождения медистых песчаников, но они могут быть расположены на значительном удалении от указанных изверженных пород. Подобные месторождения известны в Приуралье, Новой Мексике (США), Боливии. В результате физического выветривания пород кислого состава образуются элювиальные, делювиальные и аллювиальные россыпные месторождения золота, монацита, олова, вольфрама, тантала и др. Все эти месторождения могут быть расположены непосредственно в пределах массивов указанных изверженных пород (элювиальные месторождения) или в удалении от них (делювиальные, аллювиальные). При физико химическом разрушении гранитных пород, богатых глиноземом, возникают латеритные месторождения глинозема (Австралия, Африка и др. ). Иногда в подобных месторождениях концентрируется золото, если оно имело повышенный кларк в разрушаемых коренных породах (месторождения Австралии — округ Калгурли и Французской Гвианы). В результате каолинового выветривания кислых кристаллических пород (особенно пегматитов), содержащих небольшое количество железа, образуются месторождения каолинов (на Украине Глуховцы, Турбово, Просяное и др. ). Следует еще раз подчеркнуть, что магматические предпосылки часто имеют локальное значение и могут быть использованы в пределах ограниченного региона и часто для одного рудного района или поля. Поэтому для каждого нового района связь магматизма и оруденения необходимо выявлять, изучать или проверять. Тектонические предпосылки. Как известно, история развития основных геотектонических структурных элементов (складчатых поясов, платформ, областей определенных геодинамических обстановок – островодужных, рифтовых, коллизионных и др. ) принципиально различна. Поэтому и месторождения полезных ископаемых, расположенные в пределах их, существенно отличаются как по составу, так и по предпосылкам, используемым для оценки перспектив этих регионов. Для складчатых поясов характерны главным образом разнообразные по минерализации эндогенные месторождения. Первично осадочные месторождения здесь подвергаются значительным вторичным изменениям, глубокому метаморфизму, иногда разрушению. Платформы — области развития преимущественно разнообразных осадочных месторождений и месторождений выветривания. Эндогенные месторождения на этих территориях развиты в основном в пределах зон активизации и внутриконтинентальных рифтов, наложенных на древние стабилизированные области. Эти зоны характеризуются новым более молодым комплексом изверженных пород основного, ультраосновного и щелочного состава и более молодыми месторождениями, связанными с этими магматическими образованиями. В таких зонах активизации широко проявлены разнообразные по составу месторождения, как например разного типа золоторудные месторождения (Куранахское, Рябиновское, Лебединское и др. ), связанные с наложенным щелочным магматизмом в Алданском районе Южной Якутии, а также в Забайкалье, Таймыре, Кольском полуострове. Очень перспективны для ряда полезных ископаемых области, переходные от складчатых поясов к платформам, передовые, краевые прогибы и т. п. К таким тектоническим структурам приурочены крупнейшие нефтеносные и угленосные бассейны. Положение скрытых месторождений разных генетических типов в различных тектонических обстановках показано на рис. 7. Как видно, осадочные месторождения больше тяготеют к чехлам платформ, а эндогенные к их рифтогенным структурам и складчатым поясам. В последнее время уделяется большое внимание рифтовым зонам, как океаническим, так и межконтинентальным, с которыми связаны разнообразные эндогенные месторождения.

Рис. 7. Положение скрытых месторождений в различных тектонических условиях

Образование и размещение месторождений различных полезных ископаемых контролируется сложной историей развития геотектонических структур. Выделяются дорудные, внутрирудные и пострудные тектонические структуры. Данные геоструктурного анализа являются основными для построения мелкомасштабных металлогенических и прогнозных карт и соответственно для оценки перспектив целых регионов и обоснования проведения поисковых работ. Для поисков важное значение имеют дорудные структуры. Они подразделяются на рудоподводящие, рудораспределяющие и рудолокализующие. Для разведочных работ важны внутрирудные структуры, а для эксплуатации пострудные. Часто в качестве более локальных поисковых предпосылок используются частные тектонические структуры различного порядка — от региональных глубинных разломов и зон складчатости до отдельных элементов складок, разрывных нарушений, вплоть до систем трещин кливажа. Региональные тектонические структуры выступают чаще как фактор, контролирующий проявление магматизма, размещение массивов изверженных пород и соответственно связанных с ними месторождений полезных ископаемых. Тектонические структуры более мелких порядков могут являться, с одной стороны, рудоподводящими, а с другой — благоприятными для локализации рудной минерализации рудолокализующими. Особенно большое значение они имеют для выявления эндогенных месторождений и месторождений жидких и газообразных полезных ископаемых. В складчатых областях особенно благоприятны для локализации эндогенной минерализации антиклинальные складки. При этом крупные антиклинальные сооружения контролируют рудные провинции или рудные районы, а в пределах антиклинальных складок более высоких порядков расположены отдельные месторождения и рудные залежи (рис. 8). Небольшое количество месторождений бывает приурочено к перегибам шарниров складок и изгибам крыльев, а также к местам их пересечения разрывными нарушениями. Также большое значение имеют тектонические нарушения для пространственного размещения месторождений. Прежде всего, следует отметить крупные и сложные зоны разломов и смятия, которые развиваются по окраинным частям платформ и границам жестких массивов, находящихся в пределах складчатых областей. Они имеют региональный характер и их протяженность иногда достигает нескольких тысяч километров, ширина — десятков и сотен километров. Указанные зоны контролируют пространственное положение рудных провинций и рудных поясов. В пределах Алтае Саянской складчатой области отмечается приуроченность ртутных месторождений к зоне Курайского разлома. Этот глубинный разлом контролирует пространственное размещение ультраосновных интрузий и связанных с ними месторождений ртути, а также более поздние гидротермальные месторождения железа, полиметаллов, ртути. Подобным же примером является Верхоянский разлом, прослеженный более чем на 1000 км вдоль границы Верхоянской складчатой области с Колымской плитой. С таким же типом структур связаны медно полиметаллический пояс Скалистых гор Северной Америки, протягивающийся на 1500 км и имеющий ширину около 100 км, а также рудные пояса, окаймляющие Канадский щит, плато Колорадо и др. С меньшей по масштабу Иртышской зоной смятия, протягивающейся на 500 км по границе Рудного Алтая и Калба Нарымской зоны, связывают Калбинский оловянно вольфрамовый рудный пояс северо западного направления, расположенный юго западнее указанной зоны смятия. С глубинными региональными разломами, расположенными в основании платформ, связаны сульфидные медноникелевые (Норильск, Монче Тундра и др. ), алмазоносные (Сибирь, Южная Африка, Бразилия), урановые (Канада, Африка), золоторудные (Канада) и др. месторождения.

Для прогнозирования разведки и оценки месторождения часто решающее значение имеет анализ конкретной тектоники его и, в частности, выделение и характеристика элементов дорудной, внутрирудной и особенно послерудной тектоники. Правильное понимание систем послерудных дислокаций и количественная их характеристика позволяют по дискретным разведочным и эксплуатационным данным обоснованно геометризировать тела полезных ископаемых, что совершенно необходимо для проектирования детальной и эксплуатационной разведки, обоснования системы и густоты разведочных выработок, выбора места заложения каждой из них. Часто для полноты характеристики тектонических условий месторождения следует проводить детальное минералогическое и структурное изучение дайкового и жильного комплекса рудных и безрудных тел, развитых на месторождении. Регионального типа структуры крупные сбросы, сдвиги и надвиги, характеризующиеся значительно меньшими масштабами (длина их исчисляется десятками и первыми сотнями километров), являются в основном рудоподводящими структурами, а сами месторождения чаще всего располагаются в структурах второго и третьего порядка. Рис. 8. Схема движения рудоносных растворов в антиклинальных структурах

Отдельные месторождения и рудные тела часто приурочены к шарнирам складок, зонам дробления, трещинам отрыва, плоскостям сколов, напластова ния, расслаивания и т. п. Важное значение для понимания особенностей локализации оруденения в расслоенных интрузивных массивах имеет структурно тектоническое их строение. Внутренняя тектоническая трещиноватость массивов магматических пород, обусловленная процессами их ликвации и раскристаллизации, часто контролирует локализацию рудных тел внутри массивов изверженных пород. Поэтому изучение внутреннего строения «расслоенных» интрузивов дает возможность для выявления связи оруденения с определенными их горизонтами, тектоническими структурами и плоскостными структурами течения. Изучение первичной трещиноватости интрузивов очень важно для выявления постмагматических месторождений, так как они могут быть приурочены к определенным системам этой трещиноватости. Для разведки и оценки перспектив месторождения часто решающее значение имеет анализ конкретной тектоники его и, в частности, выделение и характеристика элементов дорудной, внутрирудной и особенно послерудной тектоники. Правильное понимание систем послерудных дислокаций и количественная их характеристика позволяют по дискретным разведочным и эксплуатационным данным обосновать предполагаемое простирание и падение тела полезных ископаемых, что совершенно необходимо для проектирования детальной и эксплуатационной разведки, обоснования системы и густоты разведочных выработок, выбора места заложения каждой из них. Лекция 3 Геохимические предпосылки. Сущность геохимических предпосылок заключается в выявлении закономерностей поведения химических элементов в земной коре, которые обусловлены как свойствами самих элементов, так и особенностями геологических процессов и физико химической обстановкой, в которых они происходят. Эти геохимические закономерности приобретают все большее значение при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Для поисковых целей представляют интерес следующие главные геохимические закономерности: 1) поведение химических элементов в процессах эндогенного рудообразования и, в частности, в процессах метаморфизма и метасоматоза; 2) поведение химических элементов при экзогенных процессах и в зоне окисления; 3) выявление парагенетических ассоциаций элементов, минералов и месторождений, связанных с процессами эндогенного или экзогенного рудообразования. Выявленное аномальное распределение рудных компонентов, показанное на (рис. 9) может указывать о наличии рудных скоплений и возможно месторождения. Также большой фактический материал показывают, что часто продуктивные осадочные и метаморфические толщи, а также рудоносные интрузии характеризуются повышенным содержанием рудных элементов по сравнению с кларковым. Так, в продуктивных породах Рудного Алтая отмечается повышенное содержание (в несколько раз по сравнению с кларковым) свинца, цинка, серебра; в оловоносных интрузиях — олова, редких элементов и др. Следовательно, на основании повышенного содержания рудных компонентов можно считать определенные породы и районы их распространения потенциально рудоносными.

Важно учитывать поведение химических элементов, их ассоциаций и соединений при процессах метаморфизма, метасоматоза в глубинных зонах и зонах окисления в приповерхностной условиях. Геохимические закономерности, выявленные при этом, являются основанием для прогноза поведения оруденения на глубину и по площади. Исследование этих важнейших для поисков и разведки вопросов — задача геохимической науки. Большую помощь при поисках оказывают первичные и вторичные ореолы рассеяния компонентов, возникающие вблизи рудных тел в процессе их образования или разрушения. Они будут более детально рассмотрены ниже в разделе «поисковые признаки» . Парагенетические ассоциации элементов, минералов и месторождений также с успехом используются при выборе направления и проведения поисковых работ, а также для перспективной оценки найденных объектов. Использование парагенезиса элементов может оказать существенную помощь при поисках одних элементов по наличию других и при оценке поискового значения ореолов рассеяния рудных элементов в изверженных, осадочных и метаморфических породах. При оценке обнаруженных месторождений и рудопроявлений знание парагенезиса элементов позволяет установить весь комплекс главных, второстепенных и рассеянных элементов. Например, в свинцово цинковых рудах обычно присутствуют Cu, Ag, Cd, Ge и другие элементы, в железных рудах — Мп, V, Bi, Co, в месторождениях урана — Ni, Co, Сu или Со, Bi, Ni, Ag. Как известно, существуют первичные и вторичные ассоциации минералов. Примерами первичной ассоциации являются галенит сфалерит; киноварь золото кварц; пирит халькопирит; алмаз пироп и т. д. Ассоциации вторичных минералов, развивающихся по первичным, могут быть следующие: по галениту развиваются англезит и церуссит, по сфалериту — смитсонит и каламин, по арсенопириту — скородит, по кобальтину — эритрин и т. п. Большое поисковое значение имеет также парагенезис месторождений полезных ископаемых, который позволяет по наличию одних видов полезных ископаемых искать другие. Примерами такого парагенезиса являются эндогенные месторождения хрома и платины, никеля и кобальта, никеля и меди, апатита и редкоземельных элементов, прожилково вкрапленных месторождений меди и молибдена, кварц грейзеновых месторождений олова, вольфрама и молибдена, пегматитовые месторождения бериллия и танталониобатов, месторождения вермикулита и флогопита в ультраосновных щелочных породах и др. Примерами парагенезиса месторождений полезных ископаемых в коре выветривания являются месторождения железа и силикатного никеля, каолина и огнеупорных глин. Из осадочных месторождений можно привести следующие парагенетические ассоциации: угля и германия; угля и огнеупорных глин; угля и урана; марганца и железа; урана и ванадия; урана и фосфора; галоидных солей натрия, калия и магния; известняка, доломита и гипса; гипса и серы и т. д. Минералогические предпосылки. Как известно, для эндогенных и особенно для гидротермальных месторождений часто отмечается определенная зональность в распределении слагающих их рудных минералов. Кроме того, около рудных тел этих месторождений образуется зона гидротермально измененных пород, сложенная вновь образованными минералами, которая распространяется во вмещающих породах, как по вертикали, так и по латерали от рудного тела на значительные расстояния. Такие безрудные зоны гидротермального происхождения могут также иметь зональное строение и являются хорошим поисковым признаком.

Зональность в строении как самих рудных тел и месторождений, так и гидротермально измененных пород может быть обусловлена различными причинами. Часто смена минерального состава отдельных зон или рудных тел снизу вверх обусловлена сменой высокотемпературных ассоциаций более низкотемпературными. В гидротермально метасоматических породах зональность может быть представлена сменой зон кислотного выщелачивания (серицит кварцевые породы) зонами осаждения (хлоритовые и хлорит карбонатные породы). В. И. Смирнов (1968) по характеру исходного материала выделяют четыре типа гидротермально метасоматических зон: 1. Зоны первого типа представлены минералами, образовавшимися за счет вещества, вынесенного рудоносными растворами из глубинных недр Земли. Наиболее характерными типоморфными минералами зон этого типа являются барит, флюорит, реже сидерит и кварц, иногда кальцит и другие карбонаты. Баритовые жилы этого типа установлены в верхних частях многих полиметаллических месторождений Кавказа, Казахстана, Рудного Алтая, Урала и др. Флюоритовые зоны, сложенные кварц флюоритовыми жилами, встречаются реже, чем баритовые, но также проявлены на полиметаллических месторождениях Северной Киргизии (Актюз), США (Кентукки). Верхние и фланговые части этих зон представлены иногда маломощными прожилками карбонатов, кварца, халцедона. 2. Зоны второго типа слагают безрудные минералы, образовавшиеся за счет выноса и переотложения вещества вмещающих горных пород при метасоматических процессах. Типоморфными минералами здесь являются различные карбонаты: главным образом кальцит, реже доломит, магнезит, а также хлорит, серицит, кварц. Указанные минералы встречаются в виде жил, прожилков и гнезд на продолжении рудных тел в известняках и доломитах. Подобные зоны имеют место на золоторудных месторождениях Алдана, на полиметаллических месторождениях Рудного Алтая, Урала и многих других. 3. Зоны третьего типа представлены безрудными минералами, возникшими за счет переотложения минерального вещества ранних стадий рудообразования при внутрирудном метасоматозе. Безрудные зоны третьего типа могут быть представлены различными жильными минералами. Например, на месторождениях пятиэлементной формации Рудных гор Центральной Европы по мере удаления от рудных тел устанавливается такая последовательность отложения безрудных минералов: барит, флюорит, карбонаты (кальцит). Последние слагают жилы на расстоянии до 100 м от промышленных частей жил. 4. Зоны четвертого типа содержат безрудные минералы смешанного происхождения. Указанные безрудные зоны имеют большое значение для поисков скрытых, залегающих на глубине, рудных тел. Однако следует иметь в виду, что скопления безрудных минералов могут быть и не связаны с оруденением. Важным отличием безрудных зон, указывающим на наличие оруденения на глубине, от аналогичных зон не связанных с оруденением, является присутствие в их составе примесей рудных минералов и рудных элементов в нерудных минералах. Геоморфологические предпосылки. Геоморфологические признаки имеют первостепенное значение для поиска и оценки месторождений, расположенных в приповерхностных условиях и в той или иной степени участвующих в процессах формирования рельефа. Также палеогеоморфологический анализ, позволяющий установить площади пенепленизации, благоприятные для образования остаточных месторождений коры выветривания, имеет первостепенное значение для поиска бокситов, каолинов, железных и марганцевых руд, силикатного никеля и др.

Изучение истории развития рельефа лежит в основе поисков россыпных месторождений золота, платины, алмаза, касситерита, вольфрамита, монацита и др. Известно, что наиболее благоприятным для накопления россыпей перечисленных выше минералов является среднегорный рельеф, характеризующийся хорошо развитой речной системой. Важное значение при поиске россыпных месторождений имеет умение по форме рельефа различать разные типы отложений, например аллювиальные и ледниковые, которые характеризуются совершенно разными перспективами на обнаружение россыпных залежей. Геоморфологические исследования в сочетании с палеогеографическим анализом оказываются весьма эффективными при выявлении древнего рельефа и древней речной сети, а следовательно, и древних россыпей. Все это в равной степени относится и к поискам месторождений песчано гравийных отложений и других рыхлых строительных материалов. Изучение геоморфологии визуальными методами наблюдений и особенно путем дешифрирования аэрофотоснимков позволяет наметить площади, сложенные устойчивыми и неустойчивыми породами при выветривании. Первые создают положительные, а вторые — отрицательные формы рельефа (рис. 10). При этом могут быть установлены площади, сложенные различными (по устойчивости против выветривания) осадочными породами, места расположения интрузий (как крупных, так и малых), линии молодых и «действующих» разломов и, наконец, рудные тела, создающие положительные (кварцевые, пегматитовые жилы и др. ) и отрицательные формы рельефа (минерализованные хлоритизированные и каолинизированные зоны, провалы над окисленными сульфидными рудами и т. п. ). Знание геоморфологического строения района поисков важное значение имеет также при выборе методики геофизических и особенно геохимических поисков и интерпретации полученных результатов. Геофизические предпосылки. Различные физические свойства горных пород и руд являются основой геофизических методов поисков. Под геофизическими аномалиями понимаются значительные отклонения от нормального значения физических полей. Наличие тех или иных геофизических аномалий указывает на неоднородность физических полей, а следовательно, и на возможность обнаружения месторождений, или позволяет судить об особенностях геологического строения исследуемой территории. Поэтому геофизические аномалии являются поисковыми признаками месторождений полезных ископаемых. При этом одни из них, например магнитные и радиоактивные аномалии, могут непосредственно указывать на наличие месторождения и по своему значению должны рассматриваться как прямые поисковые признаки, другие — электрические, гравитационные, сейсмические — имеют значение косвенных поисковых признаков. Ниже приводится краткая характеристика наиболее типичных геофизических аномалий. Магнитными аномалиями называются отклонения магнитной восприимчивости в точке измерений от нормального магнитного поля. Интенсивность магнитного поля измеряется в гаммах. По величине интенсивности выделяют слабые аномалии, отличающиеся от нормального поля на десятки и сотни гамм, средние на тысячи гамм и сильные на десятки тысяч гамм. Слабые магнитные аномалии вызываются бедной рассеянной вкрапленностью магнитных минералов, а также различными горными породами, содержащими железистые минералы. Аномалии средней интенсивности обусловлены наличием залежей гематитовых руд, медно никелевых руд, содержащих пирротин, бокситов, скарнов, кимберлитовых трубок, а также присутствием на изучаемых площадях пород с повышенной магнитной восприимчивостью. Сильные магнитные аномалии обусловлены большими скоплениями магнитных руд: магнетитовых железистых кварцитов, магнетитовых скарнов, титаномагнетитовых руд и т. п.

Рис. 10. Связь месторождений полезных ископаемых с различными морфологическим и формами рельефа

Радиоактивные аномалии вызываются присутствием повышенного количества радиоактивных элементов в тех или иных горных породах и рудах, слагающих отдельные участки земной коры, или на личием в почвенном воздухе газообразных продуктов радиоактивного распада радона и торона. В связи с этим различают гаммааномалии, вызванные повышенным содержанием радиоактивных элементов и эманационные аномалии, связанные с продуктами их распада. Первые из них представляют собой участки, отличающиеся повышенной интенсивностью гамма излучения по сравнению с нормальным фоном, который определяется излучением менее радиоактивных пород, слагающих изучаемую территорию, а также космическим излучением и собственным фоном прибора. Гамма излучения измеряются в микрорентгенах в единицу времени. Величина гаммааномалий может колебаться от нескольких микрорентген в час до десятков и тысяч микрорентген в час. Эманационные аномалии представляют собой участки, ха рактеризующиеся повышенным содержанием радиоактивных эманаций в почвенном воздухе по сравнению с нормальным эманационным полем, близким к кларковому. Эманационными аномалиями считаются такие участки, где повышенная радиоактивность выражается в десятках, сотнях и даже в тысячах эман. При этом выделяют радоновые, тороновые и смешанные аномалии. Эманационные аномалии свидетельствуют о наличии скоплений урана и других элементов, генетически связанных с ураном. Электрические аномалии. Сущность электрических аномалий заключается в том, что разные горные породы и залежи полезных ископаемых характеризуются различными электрическими свойствами: удельным электрическим сопротивлением, диэлектрической проницаемостью и электрохимическими особенностями. Различия в указанных электрических свойствах горных пород и руд обусловлены их составом, структурой, текстурой и условиями залегания. Следовательно, участки земной коры, отличающиеся электрическими свойствами от пород окружающих территорий, могут быть обнаружены путем измерения этих свойств. Это является основой методов электрометрии, при помощи которых в настоящее время удается решать весьма разнообразные геолого поисковые задачи. Изучение изменения электрических свойств горных пород в горизонтальном и вертикальном направлении позволяет установить контакты между изверженными и осадочными породами, границы между различными осадочными породами, тектонические зоны разломов, выявить местоположение малых интрузий, рудных тел, угольных пластов, водоносных горизонтов, зоны развития карста и т. п. Пьезоэлектрические аномалии. Как известно, пьезоэлектричество возникает в некоторых анизотропных кристаллах под воздействием механического напряжения. Повышенными пьезоэлектрическими свойствами обладают кварц, турмалин, нефелин, сфалерит и некоторые другие минералы. К настоящему времени установлено, что при распространении упругой волны через породы, содержащие минералы пьезоэлектрики, возбуждается электромагнитное поле, величина которого достаточна для его регистрации. Наибольшая величина пьезоэффекта по сравнению с вмещающими породами (гранитами, сланцами и др. ) установлена над кварцевыми, кварцеворудными и пегматитовыми телами. В последнее время установлено, что сейсмоэлектрические аномалии могут быть связаны не только с минералами, обладающими пьезоэлектрическими свойствами, но и с локальными зонами трещиноватых и обводненных пород, зонами тектонических нарушений, а также с повышенными значениями естественного электрического поля Земли. Поэтому иногда такие аномалии называют сейсмоэлектрическими.

Аномалии вызванной поляризации. Вызванная поляризация обусловлена прохождением электрического тока через породу, содержащую электронопроводящие минералы, а также через раствор, находящийся в порах породы. Вызванная поляризация возникает в неоднородной среде, состоящей из твердого вещества и жидкости — электролита, и связана с физико химическими процессами, происходящими в пограничном слое между твердым и жидким веществом. Следовательно, вызванная поляризация представляет собой физико химическое явление, происходящее в породах под действием электрического тока и сопровождающееся возникновением вторичных электродвижущих сил, существующих некоторое время после выключения тока. Сопутствующее этому явлению вторичное электрическое поле называют вызванной поляризацией. Составные части породы по величине и характеру электропровод ности могут состоять из изоляторов, электронных и ионных проводников. К изоляторам относится большая часть породообразующих минералов, характеризующихся удельным электрическим сопротивлением более 100 ом, а также газ, находящийся в порах породы, сопротивление которого еще выше. К электронным проводникам относятся большее число сульфидов, магнетит, пиролюзит, графит, а также антрацит и шунгит. Они характеризуются низким удельным электрическим сопротивлением от 10 5 до 100 ом. Ионными проводниками являются водные растворы — электролиты, находящиеся в порах породы. Их удельное сопротивление зависит от концентрации раствора и изменяется от 0, 1 до 400 ом. Поиски по аномалиям вызванной поляризации, обусловленым электронопроводящими минералами, широко применяются для выявления «слепых» рудных тел, сложенных главным образом сульфидными рудами, особенно вкрапленными, обнаружение которых другими геофизическими методами неэффективно. К настоящему времени этим методом открыты медно колчеданные, полиметаллические, редкометальные и другие промышленные месторождения и рудопроявления. При этом используются как наземные, так и скважинные варианты метода вызванной поляризации. Гравитационные аномалии обусловлены различиями в плотности пород и руд и измеряются в миллигалах. Они вызываются наличием в земной коре образований, характеризующихся повышенной плотностью (железные руды, скопления сульфидных руд, хромитов и некоторых других руд). Наиболее эффективно гравитационные аномалии наряду с магнитными проявлены на крупных месторождения железных руд (КМА, Кривой Рог, Кустанай). Сейсмические аномалии вызываются неодинаковыми упругими свойствами пород и выражаются в различной скорости распространения поперечных и продольных упругих волн от места возбуждения до пункта приема. Изучение сейсмических свойств особенно эффективно позволяет выявлять геологическую структуру отложений и связанные с ней залежи полезных ископаемых (месторождения нефти, газа и др. ). Аномалии звуковой геолокации. Звуковая геолокация применяется для изучения пород, залегающих под дном акваторий. Сущность метода состоит в том, что в воде возбуждается импульс упругих колебаний звукового диапазона частот, который достигает дна и отражается от него. Этот отраженный уровень определяет рельеф поверхности дна. При этом одна часть энергии проникает в первый слой грунта и отражается от раздела со следующим слоем, а другая — проникает в следующий слой и отражается от поверхности раздела со следующим слоем и т. д. Отраженные от поверхности дна и раздела разнородных слоев импульсы регистрируются в порядке их поступления на эхограмме методом яркости модуляции. Таким образом, составляется акустикогеологический разрез. Работы осуществляются с движущегося судна, что позволяет составлять непрерывный разрез. При этом удается установить оси и контуры структур, выходы и направления падения пластов, структур, линии тектонических нарушений, проследить рудные тела под водой и т. п.

Как видно из сказанного, определенные физические свойства руд и их минералов являются основой использования отдельных геофизических методов при изучении геологического строения района и поисков месторождений полезных ископаемых. Возможности этих методов определяются главным образом различием физических свойств вмещающих пород и руд полезных ископаемых. Наличие полных сведений о физических свойствах пород и руд наряду со знанием особенностей геологического строения района позволяет обоснованно оценивать общие условия применимости отдельных геофизических методов и выбирать их рациональный комплекс. Таким образом, заканчивая рассмотрение особенности главных 7 геологических предпосылок (стратигра фические, литологические, магматические, тектонические, минералогические, геохимические геоморфологические), необходимо еще раз подчеркнуть, что при поисках разных типов месторождений они могут иметь различное значение. Однако при оценке перспектив поисковой площади необходимо и принимать во внимание совокупность тех или иных предпосылок. Каждая геологическая предпосылка (фактор контроля) имеет более или менее локальное ограниченное значение. Очень важно установить границы их влияния. Не менее важно также знать возможности их использования для решения конкретных задач на различных стадиях поисков и разведки, т. е. соответствие установленных геологических закономерностей масштабу поисков. Например, региональная связь локализации полиметаллических месторождений с определенным типом разреза вулканогенно осадочной толщи Рудноалтайского металлогенического пояса может быть использована для общих суждений о возможных перспективах отдельных толщ, а в сочетании с геофизическими исследованиями (наличие электрических, гравиметрических аномалий) может свидетельствовать об определенных перспективах отдельных площадей и служить основанием для локальных поисков. Вместе с тем эти предпосылки малоэффективны для прогноза оруденения отдельного месторождения на глубину. Для этих целей более важны литолого фациальные, минералого геохимические и структурные предпосылки, установленные конкретно для каждого месторождения. Для выявления закономерностей, контролирующих распространение полезного ископаемого, изменчивость его вещественного состава, а также формы рудных тел и их внутренней структуры большое значение имеет изучение его условий образования и метаморфогенного преобразования. В системе выявления геологических предпосылок можно выделить четыре уровня исследований: I — минерал и их ассоциации, II — руда и её природные типы, III — месторождение и его обрамление, IV — рудная зона, бассейн. Закономерности, выявленные на каждом предыдущем уровне, используются в качестве элемента исследований на последующем, без исследований предыдущего уровня нельзя делать обоснованных обобщений (прогнозов) на последующем. Существует и обратная (тесная) связь — закономерности для предыдущего уровня исследований можно объяснить, дать пространственную или временную привязку на основе результатов исследований на последующем уровне. Например, часто закономерности, выявленные при изучении объектов основного уровня (месторождений), можно использовать при исследовании объектов более высокого уровня, например при выявлении особенностей локализации рудных тел на месторождении, установлении их пространственного положения, закономерностей тектоники месторождения (дорудной, послерудной и внутрирудной), развитии околорудных изменений боковых пород, магматической деятельности в пределах месторождения и т. д. И наоборот закономерности, выявленные для более локальных участков, могут помочь в решении вопросов в более глобальном масштабе. Отсюда следует, что исследования должны проводиться одновременно на всех уровнях, на всех стадиях геологической съемки, поисков, разведки и эксплуатации месторождения.

Рис. 11. Форма рабочей стратиграфической колонки На основании выявленных закономерностей по различным геологическим предпосылкам строят рабочие стратиграфические колонки и карты, которые служат основанием для проведения следующего этапа работ (рис. 11, 12). На стратиграфической колонке выделяют структурные этажи и формационные осадочные комплексы, а также показывают положение и возраст магматических пород и известных полезных ископаемых и дается им краткая геологическая характеристика. Комплект карт включает геологическую карту поисковой территории, карту геофизических полей, карту геохимических аномалий и итоговую прогнозную карту.

Рис. 12. Карты геологического строения (а); геофизического (б); геохимического (в) полей и прогнозная карта (г)

Лекция 4 ПОИСКОВЫЕ ПРИЗНАКИ Важное значение для поисков месторождений полезных ископаемых имеют определенные факты или явления, указывающие на наличие или возможность выявления месторождений полезных ископаемых в определенном месте. Прежде всего, к ним относятся проявления следов процессов образования или изменения и разрушения месторождений; физические, химические, минералогические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород, по которым можно обнаружить месторождение в толще земной коры; сведения о деятельности человека, имеющие отношение к полезному ископаемому. Все эти особенности называются поисковыми признаками, на которые опираются в процессе поисковых работ геологи. Эти поисковые признаки можно разделить на прямые и косвенные. Первые из них непосредственно указывают на наличие месторождения, а вторые лишь могут свидетельствовать о возможном наличии оруденения. К прямым поисковым признакам относятся: 1) выходы полезного ископаемого; 2) ореолы и потоки рассеяния вещества полезного ископаемо го; 3) особые физические свойства полезного ископаемого (магнитность, радиоактивность, плотность и др. ); 4) следы старых горных работ или переработки полезного ископаемого и истори ческиеданные о горном промысле. К косвенным поисковым признакам относятся: 1) изменения околорудных пород; 2) наличие во вмещающих породах жильных минералов, сопровождающих оруденение; 3) различие физических свойств полезного ископаемого и вмещающих пород; 4) характерные особенности рельефа; 5) гидрогехимические (повышенные концентрации анионов или катионов в воде); 6) биогеохимиечские (повышенные концентрации элементов в золе растений) и 7) ботанические (изменения внешнего вида растений и произрастание определенных растений). Прямые поисковые признаки. Выходы полезного ископаемого. Наличие полезного ископаемого или рудных минералов в коренных обнажениях является наиболее до стоверным поисковым признаком, свидетельствующим о наличии в тех или иных количествах рудного вещества. Поэтому выявление такого обнажения (естественного или искусственного) является одной из задач поисковика. Как правило, вещественный состав, мощность и строение залежи на выходах в зоне выветривания существенно изменены. Промышленное значение выходов полезного ископаемого проводится специальными поисково оценочными работами, которые будут рассмотрены ниже. Ореолы и потоки рассеяния. Этот поисковый признак основан на том факте, что вокруг рудных тел и в рудных полях устанавливаются повышенные содержания рудных элементов искомого полезного ископаемого, а также рудных минералов или их спутников. Так как ореолы рассеяния всегда распространены на значительно больших площадях по сравнению с рудными телами, то обнаружить их при поисках значительно легче, чем сами рудные тела. Поэтому ореолы и потоки рассеяния имеют исключительно важное поисковое значение. На исследовании ореолов рассеяния основаны главнейшие методы поисков визуальный, шлиховой, геохимический. По происхождению ореолы и потоки рассеяния разделяются на первичные и вторичные. Первые ореолы образуются в процессе формирования месторождения и, возможно, при их метаморфогенном изменении, вторые — при разрушении месторождений и их первичных ореолов рассеяния. Первичные ореолы и потоки рассеяния особенно важны при поисках месторождений, не выходящих на эрозионный срез вмещающих их пород ( «слепые» месторождения), а вторичные — при поисках вскрытых эрозией месторождений.

Однако следует знать, что ореолы и потоки рассеяния не всегда свидетельствуют о наличии месторождения. Процессы образования первичных повышенных концентраций рудных компонентов в породах не всегда могут привести к формированию месторождений. Вторичные ореолы и потоки рассеяния могут образовываться за счет полного разрушения коренного месторождения, вследствие чего ореолы или потоки рассеяния могут быть, а месторождения уже нет. Выделяют открытые ореолы рассеяния — выходящие на дневную поверхность, и скрытые — не выходящие. Последние разделяются на «слепые» и погребенные. Слепые ореолы рассеяния вследствие недостаточного эрозионного среза вмещающих пород никогда не достигали поверхности земли, а погребенные в процессе образования или позднее были перекрыты более молодыми отложениями. Первичные ореолы рассеяния рудного вещества представляют собой участки рудовмещающих пород, окружающие месторожде ние и обогащенные в процессе рудообразования рядом химических элементов. Нередко их форма и положение в пространстве контролируются характером рудоконтролирующих структур, морфологией и составом рудных залежей и особенностями строения и состава рудовмещающих пород. По отношению к вмещающим породам первичные ореолы рассеяния могут быть син или эпигенетическими. Первые характерны для магматических и осадочных, а вторые для пегматитовых и постмагматических гидротермальных месторождений. В сингенетических ореолах распределение химических элементов характеризуется плавным повышением концентраций рудообразующих компонентов по мере приближения к рудным телам (малой контрастностью) (рис. 13). В эпигенетических ореолах распределение элементов более сложно и характеризуется значительной контрастностью (рис. 14). В распределении элементов рассеяния отмечается определенная геохимическая зональность. Образование таких ореолов и потоков происходит в результате диффузионного, инфильтрационного или диффузионно инфильтрационного процессов. Диффузионные ореолы возникают при диффузии элементов из рудных тел и рудообразующих растворов во вмещающие породы. Такие ореолы обычно характерны для отдельных рудных тел. Инфильтрационные ореолы образуются за счет рудообразующих растворов, перемещающихся по зонам повышенной проницаемости — дробления, повышенной трещиноватости, пористости и т. п. Они характерны для месторождений и рудных полей. Диффузионно инфильтрационные ореолы сочетают особенности диффузионных и инфильтрационных. Важно отметить различие ореолов рассеяния рудных тел и ореолов рассеяния рудных полей. Первые характеризуются сравнительно небольшими размерами и высокой (особенно для эпигенетических месторождений) контрастностью, наличием в составе ореолов только тех элементов, которые свойственны данному рудному телу, и концентра цией элементов, которая может превышать фоновые на 2 3 порядка. Первичные ореолы рассеяния рудных полей имеют значительно большие размеры, более сложный элементный состав и относительно невысокие концентрация ореольных элементов, превышающие фоновые на порядок и редко больше. При этом в число ореольных элементов могут входить не только элементы, характерные для данной рудной ассоциации, но и элементы других рудных ассоциаций (рис. 14). На вертикальном разрезе одного из участков золоторудного месторождения приведены ореолы рассеяния рудных полей и рудных тел наиболее контрастных элементов: золота, мышьяка, ртути и серебра. Ореолы рассеяния рудных тел расположены непосредственно у рудных тел. Они маломощны (единицы метров), очень высоко контрастны и представлены золотом, мышьяком, ртутью и серебром. При этом высоко контрастные ореолы некоторых перечисленных элементов образуют узкие полосы на продолжении слепых рудных тел. Второй тип первичных ореолов представляет собой ореол рассеяния рудного поля.

Рис. 14. Схема первичных ореолов рассеяния золоторудного месторождения. 1—рудные тела; 2 — Au Ag ореол рассеяния рудных тел (коэффициент контрастности — к. к. 100— 1000); 3 — Au As ореол рассеяния рудных тел к. к. (100— 1000); 4 — Hg ореол рассеяния рудных тел (к. к. 100— 1000); 5 — As Au Hg ореол рассеяния рудных тел (к. к. 100— 1000); -6 — Au-As. Ag-Hg ореол рассеяния рудного поля (к. к. 10— 100); 7 — Hg-As. Au-Ag-ореол рассеяния рудного поля (к. к. 10— 100); 8 — Hg-Au. As-Ag ореол рассеяния рудного поля (к. к. 10— 100)

Степень и характер рассеяния, а следовательно, состав, форма и размеры ореолов рассеяния, зависят от очень многих причин. Главнейшими из них являются: 1) геохимические особенности химических элементов, входящих в состав ореолов; 2) состав, строение, морфология, условия залегания и генетические особенности рудных тел; 3) физико химические особенности формирования рудных тел; 4) состав и условия залегания вмещающих пород. Рассмотрим более подробно влияние этих причин на формирование первичных ореолов рассеяния. 1. Геохимические особенности элементов, определяющие их миграционную способность, изучены еще недостаточно. Миграционная способность их зависит от следующих основных свойств: способности элементов образовывать ионы различной валентности, определяющей их подвижность; основных и кислотных свойств элементов; строения природных химических соединений элементов, определяющих их растворимость и проницаемость. Установлено, например, что с увеличением валентности миграционная способность серы, меди, мышьяка, урана, ванадия, хрома и некоторых других элементов при прочих равных условиях возрастает, тогда как с повышением валентности железа, марганца, кобальта миграционная способность этих элементов уменьшается. Известно, что наиболее широкие ореолы вокруг рудных тел образуют элементы, обладающие повышенной миграционной способностью, такие, как ртуть, сурьма, мышьяк, цинк, молибден и др. Первичные ореолы рассеяния по существу являются естественным продолжением рудных тел, и поэтому их состав, в общем, определяется минеральным и химическим составом полезного ископаемого. Однако в зависимости от миграционной способности элементов по мере удаления от рудных тел состав ореолов может существенно изменяться и не отражать состав руд. Так, в первичных ореолах рассеяния полиметаллических месторождения Алайгыр Центрального Казахстана установлено наличие свинца, цинка, серебра, меди, мышьяка, сурьмы, бария и стронция, причем последние два элемента дают более протяженные ореолы рассея ния, чем другие перечисленные элементы. На полиметаллических месторождениях Рудного Алтая напротив барий, медь, свинец образуют узкие первичные ореолы рассеяния, а серебро, цинк, мышьяк, молибден — наиболее широкие. Нередко на наличие глубокозалегающих рудных тел могут указывать не только главные элементы рудных тел, но и элементы спутники. На пример, на свинцово цинковом месторождении Тинтик (США) такими индикаторами кроме свинца и цинка являются марганец и барий. Поэтому при поисках месторождений этого типа рекомендуется отдавать предпочтение тем участкам рудных районов, где содержание марганца в жильных минералах, дайках, небольших штоках горных пород повышено. На серебряно свинцовом месторождении Сиерра Мояда (Чили) элементами спутниками являются мышьяк и цинк, в первичных ореолах рассеяния золоторудного месторождения Гольдфильдс (Гана) установлено повышенное содержание кобальта, висмута, серебра и олова. Протяженность ореолов рассеяния в значительной степени зависит от того, какими рудами представлено рудное тело. При сплошном оруденении такие элементы, как свинец, медь, барий, образуют весьма узкие ореолы рассеяния, измеряемые единицами метров, а при вкрапленном наоборот, ореолы рассеяния указанных элементов достигают многих десятков и даже сотен метров. На месторождениях с прожилково вкрапленным оруденением часто границы между рудными телами и ореолами отсутствуют и определяются кондициями, например по меди и молибдену в Cu Mo порфировых месторождениях.

2. Размеры и строение первичных ореолов рассеяния также во многом зависят от формы и строения рудных тел: вокруг одиночных простых жильных тел ореолы рассеяния образуют оторочки, продолжающиеся по простиранию и восстанию за пределы таких тел (рис. 15); вокруг сближенных рудных тел, а также тел, характеризующихся сложной морфологией, первичные ореолы рассеяния имеют обычно сложные очертания (рис. 16). Линейно вытянутые ореолы присущи пластообразным и жильным телам; линзовидные характерны для линз; сложные ореолы образуются вокруг сближенных рудных тел. Однако, морфология и строение первичных ореолов рассеяния определяется не только формой рудных тел, но и трещиноватостью и пористостью вмещающих пород. 3. Особенности первичных ореолов рассеяния во многом определяются условиями образования месторождений. Первичные ореолы рассеяния гравитационно сегрегационных и ликвационных магматических месторождений образуются в висячих боках синхронно с процессом гравитационного осаждения рудных минералов (рис. 17). В постмагматических месторождениях (пегматитовые, гидротермальные, пневматолитовые) являющихся эпигенетическими, т. е. более поздними образованиями по сравнению с вмещающими их породами, первичные ореолы рассеяния полезных ископаемых также являются эпигенетическими по отношению к вмещающим породам. 4. Возникновение первичных ореолов в постмагматических месторождениях любых полезных ископаемых обусловлено также физико механическим состоянием пород в момент рудоотложения и в меньшей мере составом пород. Главную роль при формировании ореолов играют система дорудной трещиноватости и начальная пористость, которые создают благоприятные условия для формирования инфильтрационных ореолов (рис. 18), которые, как было отмечено выше, превышают ореолы диффузионных процессов в десятки раз. Прямая зависимость между масштабами месторождений и размерами ореолов первичного рассеяния устанавливается не всегда. Нередко непромышленные месторождения сопровождаются ореолами, интенсивность которых такая же, как и в промышленных месторождениях. Особенно больших размеров (сотни метров) достигают инфильтрационные ореолы рассеяния, развивающиеся вдоль зон трещиноватости. Химический состав первичных ореолов месторождений наложенного генезиса всегда многокомпонентный. В ореолах вокруг пегматитов (редкометальных, слюдяных, керамических) установлены повышенные содержания редких и щелочных металлов (лития, рубидия, цезия). Для золоторудных тел характерно наличие в ореолах золота, серебра, мышьяка, сурьмы, свинца, меди, ртути. В ореолах урановых месторождений всегда присутствуют уран, молибден, свинец. В верхних зонах первичных ореолов рассеяния гидротермальных и эпитермальных месторождений наблюдается широкое развитие ореолов легко летучих элементов: ртути, йода, брома, которые иногда удалены от рудных тел на сотни метров. Повсеместно устанавливается зональность в распределении элементов в ореолах постмагматических месторождений. Это объясняется физико химическими условиями образования месторождений, но главным образом различными скоростями перемещения (подвижностью) ионов в растворах. Независимо от способа (инфильтрационный или диффузионный) проникновения ореолообразующих элементов во вмещающие рудное тело породы скорости перемещения элементов различны и определяются их ионным потенциалом.

Схема строения ореолов рассеяния вокруг разных рудных тел. Рис. 16. Схема строения первичного ореола рассеяния вокруг сближенных рудных тел. 1— массивные плотные известняки; 2—слоистые трещиноватые известняки; 3 — глинистые сланцы; 4 — рудные тела; 5 — первичный ореол рассеяния; 6 — рудные прожилки Рис. 15. Схема строения ореола рассеяния вокруг одиночного рудного тела. 1—аллювиальные отложения; 2—известняки, вмещающие оруденение; 3 — рудное тело; 4— первичный ореол рассеяния; 5—вторичный ореол рассеяния; 6 — скважины. Рис. 17. Схема строения ореола первичного рассеяния сульфидного медно никелевого месторождения. 1—сплошные медно никелевые руды; 2—базиты; 3 —ореол в базитах; 4—вмещающие породы.

Рис. 18. Схема строения первичных ореолов рассеяния. Условные обозначения: 1 эрозионный срез; 2 рудные тела; 3 первичные эпигенетические ореолы рассеяния.

По этим причинам в процессе образования ореола элементы проходят разные расстояния и располагаются вокруг рудных тел зонально. В таблице 3 в зависимости от значений ионных потенциалов приведено распределение главнейших рудообразующих элементов в первичном ореоле рассеяния вокруг одиночного рудного тела постмагматического месторождения, образовавшегося при одноактном рудоотложении, как показано на рис. 19. Таблица 3. Распределение рудообразующих элементов по зонам ореола рассеяния Зоны ореола Группа ближняя элементов таблицы Менделеева средняя дальняя I (Аи), Li Си, Ag, Rb, (Cs) (Rb), Cs II III Be La, Y Zn, Cd, Ba Hg Tl IV Sn Pb — V — As, Sb — VI W, S U, Mo, S S VII F Cl Br, I VIII Co, Fe Fe Fe

Рис. 19. Схема строения простейшего ореола первичного рассеяния постмагматического месторождения (разрез). 1—рудное тело; 2—граница ближней зоны (III) ореола рассеяния по содержанию 3 5 фонов; 3 то же, средней зоны II; 4 то же, дальней зоны (I); 5 площадь ореола рассеяния элементов ближней зоны; 6 то же, средней зоны; 7 то же, дальней зоны.

Расположение элементов в ореолах рассеяния может быть сильно осложнено многостадийностью в отложении рудного вещества, одновременным воздействием инфильтрации и диффузии и другими особенностями условий образования. Также своя специфика в строении ореолов отмечается и для разных типов месторождений. Так первичные ореолы рассеяния медно никелевых месторождений характеризуются комплексным составом (Сu, Ni, Со, Zn, Pb, Bi, Se, Fe и др. ) и характеризуются более широким их развитием по простиранию (до сотен метров), тогда как вкрест простирания рудных тел они прослеживается не более 5 м. А для первичных ореолов гидротермальных инфильтрационных месторождений урана, образующихся по ослабленным зонам, напротив ширина в 10— 20 раз превышает мощность рудного тела и достигает многих десятков метров, а протяженность несколько сотен метров. Химический состав этих ореолов соответствует элементарному составу рудных тел. Главными ореолообразующими элементами являются U, Mo и Рb; несколько меньшим распространением пользуются Сu, As и реже отмечаются Zn, Ag, Tl, Ba, Sb. Установлено, что выше всех из перечисленных элементов над рудным телом располагается свинец. Ниже рудного тела идут молибден и уран и прослеживаются на десятки метров. Свинец в подрудные толщи не опускается совсем. Эта закономерность может быть использована для определения высоты эрозионного среза и глубины залегания слепых рудных тел. Для этой цели используются свинцово урановое и молибден урановое отношения. Важные сведения несут первичные ореолы рассеяния ртути над различными по происхождению и минеральному составу месторождениями. Ореолы ртути установлены над полиметаллическими, медно колчеданными и золоторудными месторождениями и позволяют с помощью современных мобильных анализаторов ртути, которые можно использовать в полевых условиях, и выявлять по этим ореолам слепые рудные залежи. Особый интерес для поисков слепых рудных тел представляют первичные ореолы рассеяния йода. Ореолы йода сопровождают различные рудные месторождения (полиметаллические, медно колчеданные, медно молибденовые, медно никелевые, золоторудные и др. ) и обладают наибольшей проникающей способностью по сравнению с другими ореолообразующими элементами. Йод проникает через такие породы, которые являются непроницаемыми для других элементов и ореолы его распространяются вверх от рудных тел на расстояние до 200 м, тогда как в горизонтальном направлении протяженность ореолов не превышает 50 м. Характер и протяженность первичных ореолов рассеяния зависят также от особенностей рудных формаций. Для высокотемпературных рудных формаций (грейзеновая, золотокварцевая) характерно образование вокруг рудных тел сравнительно узких первичных ореолов рассеяния (от десятков до первых сотен метров). При этом наибольшее развитие имеют ореолы золота, молибдена, мышьяка. Ореолы рассеяния среднетемпературных месторождений характеризуются более значительной протяженностью и представлены преимущественно медью, свинцом и цинком. Вокруг низкотемпературных месторождений образуются наиболее протяженные ореолы (до 500 м и более), представленные ртутью, сурьмой, мышьяком, барием и др. (рис. 20).

Рис. 20. Масштабы развития первичных ореолов рассеяния на разных типах гидротермальных месторождений в зависимости от температуры их образования

Как уже отмечалось, форма нахождения элементов в ореолах рассеяния весьма различна. Одни из них встречаются в самородном виде, например золото, платина; другие — свинец, цинк, медь, молибден, уран, олово, ртуть образуют преимущественно собственные минералы, хотя и встречаются в форме изоморфных примесей в минералах других элементов. Большая часть ореолообразующих элементов находится в форме различных примесей непосредственно во вмещающих породах. Наиболее широкое развитие имеют вкрапленники рудных минералов, образовавшихся одновременно с оруденением и являющиеся эпигенетическими по отношению к вмещающим оруденение породам. Кроме того, ореолообразующие элементы могут находиться в пленочных и поровых водах пород, создавать твердые и жидкие растворы, сорбироваться глинистыми минералами и т. д. Первичные ореолы рассеяния месторождений осадочного генезиса характеризуются своими особенностями. По Н. М. Страхову, тела полезных ископаемых всегда окаймляются широкими зонами зачаточного и незавершенного рудообразования, переходящими во вмещающие осадочные породы. Эти зоны являются сингенетическими первичными ореолами рассеяния осадочного месторождения. Содержания ореолообразующих элементов в них закономерно уменьшаются от рудного тела к периферии и становятся близкими к кларковым (рис. 13). Для марганцевых месторождений ореольные зоны представлены глинами с редкими марганцевыми конкрециями. В периферических (прибрежных) частях рудного пласта в большом количестве содержатся псиломелан и манганин. В рудных телах, образовавшихся в глубинных частях бассейна, указанные минералы замещаются родохрозитом и манганокальцитом и часто с примесью кобальта и бария. Промышленные залежи фосфоритов обычно окружены зонами, содержащими редкие конкреции фосфоритов, сопровождаемые глауконитом. На восточносибирских месторождениях повышенное содержание фосфора за пределами рудных тел прослеживается по простиранию пород на расстоянии до 4 км, а в направлении мощности до 2 5 м. Общими особенностями первичных ореолов рассеяния осадочных месторождений являются: сравнительно простое их строение; форма ореолов часто повторяет форму рудных тел; протяженность ореолов в плоскости простирания рудоносного пласта в несколько раз превышает их размеры в направлении висячего и лежачего боков; состав ореолов отвечает видам и формам нахождения элементов в рудных телах. Первичные ореолы рассеяния месторождений вулканогенно осадочного про исхождения также характеризуются некоторыми особенностями: они развиваются по простиранию рудных тел, а также в подрудной их части и представлены преимущественно рудными минералами вблизи рудных тел и элементами в сорбированном состоянии на периферии. Состав ореолов характеризуется многокомпонентностью и зависит в основном от состава вулканогенных гидротермальных рудных тел. Для первичных ореолов рассеяния метаморфогенных и метаморфизованных месторождений присущи закономерности, характерные для их неметаморфизованных аналогов. Вторичные ореолы и потоки рассеяния. Под вторичными ореолами и потоками рассеяния понимается весь комплекс продуктов, возникающих при процессах разрушения месторождений полезных ископаемых и их первичных ореолов рассеяния. Такие ореолы и потоки образуются в поверхностном рыхлом покрове, почвах, растительности, грунтовых и поверхностных водах, почвенном и приповерхностном воздухе и связаны между собой. Они возникают на месторождениях любого состава и генезиса, подвергающихся эрозии под действием агентов физического и химического выветривания. В свою очередь скорость, характер и степень разрушения месторождений определяются многими факторами, включая климатические, геоморфологические и тектонические процессы.

Различают ореолы и потоки вторичного рассеяния вещества. Ореолы вторичного рассеяния представляют собой более или менее изометричные в плане участки вмещающих пород, жидкости или газа окружающих рудное тело (месторождение), в которых устанавливается повышенное содержание ореолообразующих элементов. Потоки рассеяния — это также участки повышенного содержания ореолообразующих элементов, но они имеют обычно вытянутую форму, которая зависит от направления переноса компонентов в твердой, жидкой или газовой фазе из области денудации в область осадконакопления. Минеральный и химический состав вторичных ореолов и потоков рассеяния соответствует составу руд месторождения и его первичных ореолов рассеяния. Фазовое состояние элементов вторичных ореолов рассеяния определяется состоянием вещества и особенностями физико химических условий разрушения месторождений и их первичных ореолов рассеяния. В зависимости от характера процесса разрушения и фазового состояния продуктов разрушения вторичные ореолы и потоки рассеяния разделяются на: 1) механические; 2) солевые; 3) водные (гидро геохимические); 4) газовые (атмогеохимические); 5) биогеохимические, на основе которых разработан целый комплекс методов поиска полезных ископаемых. Косвенные поисковые признаки Измененные околорудные породы. Изменения горных пород могут происходить при процессах обра зования полезных ископаемых и при их разрушении. Формирование эндогенных гидротермальных месторождений практически всегда сопровождается образованием тех или иных гидротермально измененных пород, связанным с воздействием гидротермальных растворов на рудовмещающие породы. Наиболее характерными околорудными изменениями горных пород являются скарнирование, грейзенизация, окварцевание, серицитизация, хлоритизация, серпентинизация, доломитизация, аргиллитизация, каолинизация, и др. Такие околорудные изменения пород служат очень важным поисковым признаком, так как проявляются иногда на значительно больших площадях и в больших объемах, чем сами рудные тела. Они являются косвенными поисковыми признаками, поскольку наличие их свидетельствует о про цессах минералообразования, нередко сопровождаемых оруденением. Скарны и скарнированные породы представляют собой метасоматические образования, сложенные известково магнезиально железистыми силикатами и алюмосиликатами, возникающими в результате реакционного взаимодействия карбонатных пород с интрузивными и другими алюмосиликатными породами при посредстве магмотогенных растворов. По минеральному составу выделяют магнезиальные и известковые скарны, которые также различаются по условиям образования и геологической позиции. Скарны характерны для многочисленных месторождений железа, меди, свинца, цинка, вольфрама, молибдена, бериллия, золота, кобальта, мышьяка, олова, бора. Оруденение в скарнах может формироваться одновременно с ними (боратовое и флогопитовое оруденение в магнезиальных скарнах), может быть сопутствующим, то есть непосредственно сменять процесс скарнообразования (магнетитовые и магнетит халькопиритовые руды в магнезиальных и известковых скарнах) и может быть наложенным, связанным с более поздним гидротермальным процессом (шеелит сульфидные, золото сульфидные, полиметаллические и многие другие месторождения). Иногда в скарнах состав минералов может указывать на тип оруденения. Так, с гранатами андрадитового состава ассоциируется железо, свинцово цинковое и кобальтовое оруденение; с гранатами гроссулярового состава — свинцово вольфрамовое оруденение; к гранатам андрадит гроссулярового состава приурочены оруденения меди и частично вольфрама.

Процессы грейзенизации сопровождают рудное минералообразование, связанное с гранитоидами. Грейзены это высоко и среднетемпературные метасоматические породы кварцево слюдистого, кварцево топазового или кварцево турмалинового состава, сопровождающие месторождения олова, врльфрама, молибдена, бериллия, и пространственно и генетически связанны с массивами гранитных интрузий. Грейзены, развитые на контакте с гранитами, как правило, сопровождают касситеритовые и вольфрамовые месторождения, иногда с небольшой примесью сульфидов. Грейзены, связанные с интрузиями гранодиоритового состава, сопутствуют сульфидному типу оруденения, представленному сульфидами железа, меди, олова, висмута, молибдена, цинка, свинца, мышьяка, а также незначительным количеством касситерита и вольфрамита. Для поисковых целей очень важно знать, что грейзенам определенного состава отвечают определенные полезные ископаемые. Так например, сульфидные руды олова сопровождаются грейзенами кварцево турмалинового состава; окисные руды олова — грейзенами кварцево топазового состава; вольфрамовые руды — грейзенами флогопитового типа; молиб деновоеоруденение — грейзенами флогопито мусковитового состава и т. д. Окварцеваные породы различного состава часто сопровождают низко и среднетемпературные гидротермальные месторождения. В результате процесса окварцевания образуются кварциты. Окварцеванию нередко подвергаются как глинистые, так и карбонатные породы известняки, доломиты. Такие окварцованные карбонаты называются джаспероидами. С ними обычно бывают связаны среднетемпературные месторождения полиметаллов, золота (Восточное Забайкалье, Центрльный Казахстан, Южная Якутия и др. ). Окварцованные породы являются также поисковым признаком место рожденийфлогопита, барита, витерита сурьмяно ртутного состава и др. Гидротермальное изменение кислых и средних эффузивных пород приводит к образованию так называемых вторичных кварцитов, в составе которых присутствуют наряду с кварцем высокоглиноземистые минералы – корунд, андалузит, диаспор, дистен. С кварцитами, развивающимися по кислым породам, преимущественно связаны неметаллические полезные ископаемые: алунит, каолинит, пирофиллит, диаспор, андалузит, корунд и др. Серицитизация является наиболее распространенным процессом гидротермального изменения пород. Наиболее широко серицитизации подвергаются полевошпатовые породы при воздействии на них среднетемпературных гидротермальных растворов. При более высокотемпературных гидротермальных процессах серицитизированные породы являются внешними краевыми фациями грейзенов, турмалинизированных мусковитизированных зон, а также вторичных кварцитов. Серицитизированные породы являются важным поисковым признаком месторождений золота, меди, свинца, цинка, мышьяка и некоторых редких металлов. Следует иметь в виду, что серицитизации подвергаются горные породы и в процессе регионального метаморфизма, но тогда они имеют площадное развитие и не являются поисковым признаком. Серицитизированные породы, связанные с рудообразующими гидротермальными процессами, имеют локальное распространение и развиваются по зонам тектонических нарушений часто совместно с другими гидротермальными изменениями пород окварцеванием, хлоритизацией, турмалинизацией и др. Хлоритизация также является среднетемпературным гидротермальным изменением. Ей подвергаются породы главным образом основного, ультраосновного, реже среднего и кислого состава при процессах регионального, контактового метаморфизма, автометаморфизма или под действием гидротермальных растворов. Для поисковых целей наибольший интерес представляют хлоритизированные породы, возникающие при гидротермальных процессах.

Они характеризуются развитием на сравнительно ограниченных площадях и почти всегда сопровождаются другими гидротермально измененными породами — серицитизированными, окварцованными и т. п. Сочетание хлоритизированных пород с другими гидротермально измененными породами, а также состав хлоритов могут указывать на возможность выявления тех или иных полезных ископаемых. Так, кварц хлоритовые и серицит хлоритовые породы часто сопровождают сульфидно касситеритовые, колчеданно полиметаллические месторождения; турмалин хлоритовые породы свидетельствуют о возможном нахождении золоторудных месторождений; биотит хлоритовые породы сопровождают медно порфировое оруденение. Породы, состоящие целиком из хлорита, встречаются редко и обычно являются оторочками вокруг рудных тел некоторых хромитовых, полиметаллических, сульфидно касситеритовых месторождений. Установлено, что сульфидно касситеритовые месторождения сопровождаются железистыми хлоритами (группа тюрингита), колчеданные месторождения — магнезиально железистыми (группа рипидолита), полиметаллические месторождения — магнезиальными (группа пеннин клинохлора). Серпентинизация развивается в основном по ультраосновным породам в результате автометаморфизма (петельчатые серпентиниты), динамометаморфизма (антигоритовые серпентиниты) и в этих случаях носит региональный характер. Однако для поисков полезных ископаемых особенно важны зоны серпентинизации, возникающие под воздействием гидротермальных растворов. Серпентинизация в этом случае сопровождается оталькованием, карбонатизацией и хлоритизацией ультраосновных пород и развивается обычно вдоль зон разломов. Наличие таких зон серпентинизации ультраосновных пород, особенно перидотитов, является важным поисковым признаком месторождений хризотиласбеста. Перспективными для нахождения месторождений хризотиласбеста являются также серпентинизированные участки ультраосновных пород, расположенные вдоль контактов с более молодыми кислыми породами, а также эндоконтакты серпентинизированных ультраосновиых пород, рассеченных дайками кислого состава. Доломитизация в отличие от доломитов осадочного происхождения, залегающих в форме пластов и занимающих обычно большие площади, доломитизация карбонатных пород, вызываемая гидротермальными процессами, развивается лишь на отдельных участках и часто контролируется зонами трещиноватости. Такие участки пород обычно характеризуются светлой окраской и крупнозернистостью по сравнению с недоломитизированными известняками. Доломитизированные породы являются косвенным поисковым признаком низкотемпературных, реже среднетемпературных месторождений полиметаллов, барит витеритовых и сидеритовых месторождений. Также в качестве косвенных поисковых признаков можно рассматривать и другие более редкие виды гидротермальных изменений горных пород пропилитизация, березитизация, лиственитизация, карбонатизация, флюоритизация, баритизация, цеолитизация, каолинизация, аргиллитизация Пропилитизация - это процесс низко среднетемпературного гидротермального зеленокаменного изменения пород среднего, основного (и другого) состава с образованием минерального парагенезиса: альбит, хлорит, кальцит, кварц (пирит, магнетит, эпидот, актинолит). Эти породы характерны для медно молибден порфировых, оловорудных, золотых и золото серебряных, полиметаллических и колчеданно полиметаллических месторождений.

Березитизация – это образование метасоматических пород пирит анкерит серицит кварцевого состава преимущественно по породам гранитного состава, но также и по породам другого состава. Она представляет собой один из самых распространенных типов околожильных преобразований и проявляется на месторождениях золота, серебра, полиметаллов, урана, флюорита и молибдена. Метасоматические образования преимущественно карбонатного состава, развивающиеся по ультраосновным породам получили название лиственитов. Эти метасоматические породы имеют кварц карбонатный, тальк карбонатный и фуксит квац карбонатный состав. Она указывает на возможность обнаружения месторождений талька, а также низкотемпературного золото ртутного оруденения. Карбонатизация, флюоритизация и баритизация горных пород проявляется значительно реже и свидетельствуют о развитии низкотемпературных гидротермальных процессов. Они часто связаны со средне и низкотемпературными полиметаллическими месторождениями и др. Цеолитизация пород свидетельствует о проявлении низкотемпературных гидротермальных процессов и является поисковым признаком месторождений исландского шпата и других полезных ископаемых. Каолинизация и аргиллитизация, связанные с низкотемпературными гидротермальными процессами, часто развиваются на эпитермальных месторождениях золота (карлин тип). Важное поисковое значение имеет окраска пород, связанная с процессами образования и преобразования пород и руд. Так, кирпичнокрасный и желтоватобурый цвета пород указывают на присутствие железных руд; зеленовато белая, желтая и розовая окраска гидротермально измененных даек пироксенита, микрогаббро, диабаза и плагиоклазита, залегающих в перидотитах, указывает на возможное присутствие здесь месторождений хризотиласбеста; черные, темнозеленые или темносерые участки среди кристаллических известняков, могут оказаться магнетит гематитовыми, хлоритоидными и маргаритовыми наждаками; красивые яблочнозеленые, розовые и желтые тона доломитизированных известняков вблизи контактов их с жильными породами типа диабазов, порфиритов и габбродиабазов являются хорошим поисковым признаком на асбестоносные серпентиниты. Важным поисковым признаком являются осветленные породы, которые возникают в результате воздействия кислых сульфатных вод и нередко сопровождают сульфидные рудные месторождения. Нередко обеление и осветление проявляется на рудовмещающих углеродсодержащих породах при гидротермальном воздействии кислых растворов, под влиянием которых углерод окисляется и переходит в газообразные продукты СО, CO 2 и порода обесцвечивается. В результате процессов приповерхностного изменения и разрушения месторождений происходят околорудные изменения пород, которые также могут быть использованы как поисковые признаки. Прежде всего, следует указать на обохревание пород, возникающие при окислении многих сульфидных месторождений. В верхних частях таких месторождений возникает железная шляпа, состоящая из различных водных окислов железа, иногда с гематитом, кремнеземом, трудно растворимыми окислами и солями других металлов, а также из некоторого количества первичных, еще не растворившихся минералов.

Обохренные породы, возникшие за счет разложения сульфидов, отличаются обычно наличием индикаторных текстур лимонитов, значительной пористостью, наличием пустот выщелачивания, а иногда и присутствием реликтов зерен сульфидов. Присутствие в обохренных породах аннабергита (зеленые «никелевые цветы» ) и эритрина (розовые «кобальтовые цветы» ) указывает на разрушение руд никеля и кобальта. Обохренные породы, образовавшиеся за счет медных вкрапленных сульфидных руд, содержат налеты, примазки и прожилки медной зелени и сини, а в сухое время года — корочки гипса и других сульфатов. «Горелые» (шлаковидные) породы, возникающие вследствие подземных пожаров, являются хорошим поисковым признаком угольных месторождений, и т. п. МЕТОДЫ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Рассмотренные различные поисковые признаки, включающие физические и минералого геохимические особенности пород и определенные факты, указывающие на наличие или возможность выявления месторождений полезных ископаемых, являются основой для создания различных поисковых методов. Как уже было показано поисковые признаки разделяются на прямые и косвенные. Первые из них непосредственно указывают на наличие месторождения, а вторые косвенно свидетельствуют о возможности обнаружения оруденения. Одним из наиболее важных прямых поисковых признаков являются ореолы вторичного рассеяния вещества, образующиеся при разрушении рудных тел и первичных ореолов. В зависимости от характера процесса разрушения и фазового состояния продуктов разрушения вторичные ореолы и потоки рассеяния разделяются на: 1) механические; 2) солевые; 3) водные (гидрогеохимические); 4) газовые (атмогеохимические); 5) биогеохими ческие. Все эти типы ореолов положены в основу методов поисков приповерхностных месторождений полезных ископаемых. Механические ореолы рассеяния образуются при процессах физического разрушения химически устойчивых полезных ископаемых в приповерхностных частях залежей. По крупности и агрегатному состоянию продуктов разрушения рудных тел механические ореолы разделяются на крупнообломочные ( «рудные развалы» ), представленные рудными обломками, валунами и полуокатанной галькой размером от нескольких до десятков сантиметров в диаметре; шлиховые (песчаногравийные), состоящие из частиц от долей миллиметра до нескольких миллиметров в поперечнике; тонкодиспергированные геохимические (глинистые) размером в сотые и тысячные доли миллиметров. Все вышеперечисленные разновидности механических ореолов рассеяния могут находиться в элювиальных, делювиальных, пролювиальных и аллювиальных рыхлых отложенная. Элювиальные ореолы рассеяния обычно характеризуются преобладанием крупнообломочного материала, особенно если образуются за счет крепких, устойчивых против химического выветривания руд, залегающих в менее крепких вмещающих породах. В таких условиях продукты разрушения вмещающих пород быстрее измельчаются и уносятся за пределы рудного ореола, а рудные глыбы и обломки остаются на месте и свидетельствуют о наличии руд в коренном залегании. Такие ореолы рассеяния образуются за счет разрушения магнетит гематитовых, титаномагнетитовых, пегматитовых, кварцеворудных, скарновых, корундовых, пьезокварцевых и других месторождений, сложенных минералами устойчивыми в приповерхностных условиях.

Элювиальные ореолы рассеяния, образующиеся за счет руд, менее устойчивых против физического выветривания, но также химически устойчивых (золоторудные, оловорудные, вольфрамовые месторождения), характеризуются меньшей крупностью рудных обломков. В этих случаях значительную роль играют шлиховые ореолы, а иногда и тонкодиспергированные ореолы рассеяния. Очертания элювиальных механических ореолов рассеяния определяются контурами выходов рудных тел на поверхность коренных пород, но размеры их обычно большие по сравнению с выходами рудных тел, так как рудные обломки перемещаются в стороны от рудного тела на расстояние иногда до десятков метров. Делювиальные механические ореолы рассеяния образуются за счёт физического разрушения рудных тел и перемещения продуктов разрушения по склону. При этом рудные обломки перемешиваются с безрудными и в той или иной степени измельчаются. В зависимости от крепости руд, а также от крутизны склона соотношение размеров рудных обломков может быть различным. При выветривании крепких руд и перемещении рудных обломков по крутым склонам образуются крупнообломочные ореолы рассеяния, протяги вающиесяпо склону иногда на многие сотни метров. При разрушении менее крепких руд и, в особенности, при пологом рельефе ореолы рассеяния характеризуются наличием более мелких фракций рудного материала. Если руда сложена химически устойчивыми рудными минералами, то в этих условиях значительная роль принадлежит шлиховым ореолам, а менее устойчивые минералы образуют тонко диспергированные ореолы рассеяния. Очертания делювиальных ореолов рассеяния определяются крутизной склона и сложностью его рельефа, а также расположением и конфигурацией выхо дов рудных тел на поверхность коренных пород. Размеры рудных обломков и их концентрация в ореоле рассеяния уменьшаются по мере удаления продуктов разрушения от их источника. Аллювиальные и пролювиальные механические ореолы рассеяния образуются на продолжении элювиальных и делювиальных ореолов в результате переноса, переработки и сортировки обломков пород водными потоками. Дальность переноса, степень переработки и сортировки материала зависит от скорости течения и мощности водного потока, а также от крепости руд, плотности минералов и их химической устойчивости. Крупнообломочные потоки и ореолы рассеяния обычно являются непосредственным продолжением элювиальных и делювиальных ореолов рассеяния. В горных условиях крупные обломки устойчивых руд могут переноситься мощными водными потоками на десятки километров. При этом по мере продвижения рудных обломков в речном аллювии увеличивается степень их окатанности, что имеет очень важное поисковое значение, так как по степени окатанности можно судить о дальности переноса рудного материала от коренного рудного тела. Степень окатанности рудных обломков зависит от механических свойств галечника, в котором они передвигаются, величины самих обломков, их твердости и плотности, а главное от дальности переноса. Большая окатанность рудных обломков при равных физических и химических свойствах их свидетельствует о большем расстоянии переноса. По мере переноса острые углы рудных обломков округляют ся. В общем случае можно считать, что обломки слабых руд сохраняются неокатанными на расстоянии сотен метров, а крепких руд — на расстоянии первых километров. Особенно важное поисковое значение имеют аллювиальные шлиховые ореолы рассеяния, при этом необходимо иметь в виду, что при благоприятных условиях может происходить не только механическое рассеяние минералов, но и их концентрация с образованием россыпных месторождений.

Ледниковые ореолы рассеяния в отличие от ореолов выше рассмотренных отложений имеют свою специфику. Их образование связано с разрушением горных пород и руд в процессе движения ледника и перемещении материала этим ледником. В процессе движения материал перемешивается, измельчается, и частично окатывается, при этом отсутствует гравитационная его сортировка. В составе отложений присутствуют как мелкий, так и крупный материал. Площадь рассеяния и дальность переноса рудных валунов зависят не столько от размеров коренного месторождения, сколько от характера и условий движения ледника, доледниковых и современных форм рельефа, механической прочности руды и вмещающих пород. Поэтому каких либо закономерностей в строении ореолов рассеяния в ледниковых отложениях не установлено. Основываясь на изучении механических ореолов рассеяния выделяются следующие методы поисков: а) обломочно речной; б) валунно ледниковый; в) шлиховой. Лекция 5 Обломочно-речной метод Обломочный метод (обломочно речной) основан на изучении аллювиальных, делювиальных и элювиальных ореолов механического рассеяния. Сущность его заключается в обнаружении в указанных отложениях обломков руды или сопутствующих минералов и систематическом прослеживании их вплоть до коренных выходов. Практически поиски этим методом начинаются с исследования аллювиальных отложений. При этом поисковик двигается вверх по реке и тщательно осматривает русловые, долинные и доступные террасовые отложения. В случае обнаружения в гальке руды или индикаторных минералов место их находки фиксируется на карте, а в дневнике указывается размер, степень окатанности обломка и минеральный состав. Также отмечаются частота нахождения обломков на погонную единицу маршрута или единицу обследо ванной площади. Исследуется вся речная система, т. е. все притоки (речки, балки, овраги), впадающие в основную речную сеть, пока не появятся признаки, свидетельствующие о близости коренного месторождения. Такими признаками могут быть увеличение количества рудных обломков, их размера и уменьшение окатанности обломков. Резкое исчезновение рудных обломков выше по течению реки и будет свидетельствовать о верхнее границе места разрушения коренных залежей руд. Для обнаружения коренных выходов руды проводят более детальное и тщательное исследование интервала между максимальным развитием неокатанных рудных обломков и их отсутствием. Если склоны долины и водораздел покрыты делювиальными и элювиальными отложениями, их тщательно изучают. Маршруты располагают вкрест вытянутости ореолов механического рассеяния, т. е. по горизонталям рельефа. Для изучения состава рыхлых отложений и выходов коренных пород при маршрутных исследованиях создаются искусствен ные обнажения расчистками, закопушками, канавами, шурфами. На карту или план масштаба 1: 5000— 1: 2000 наносят места обнаружения рудных обломков, что дает возможность установить контуры ореола рассеяния и наметить место для вскрытия коренного мес торождения. Если склоны долины пологие и постепенно переходят в обширные равнины или слабообнаженное водораздельное пространство, обнаружить коренное месторождение по обломкам затруднительно. Тогда поиски по склонам и водоразделам осуществляют шлиховым или геохимическим методом. Обломочный метод поисков наиболее старый и простой; он широко применяется в комплексе с геологической съемкой и другими методами поисков. При благоприятных геоморфологических условиях он эффективен для поисков полезных ископаемых, устойчивых против выветривания.

Валунно-ледниковый метод Валунно ледниковый метод применяется для поисков месторождений на площадях развития ледниковых отложений. Последние, как известно, покрывают довольно мощным плащом (до 15— 20 м и более) значительные территории. В таких условиях коренные породы доступны для изучения только при создании дорогостоящих искусственных обнажений. Поэтому для ограничения площади поисков месторождений полезных ископаемых используется состав ледниковых отложений и закономерности их переноса. Ледник разрушает ( «вспахивает» ) горные породы, в том числе полезные ископаемые, и передвигает отторгнутый материал в направлении своего движения. При этом продукты разрушения перемешиваются, измельчаются, и частично окатываются. Существенной сортировки обломков по плотности или крупности частиц почти не происходит. Основанием для постановки поисков чаще всего служит обнаружение единичных рудных обломков при геологической съемке или случайно, при выполнении каких либо других работ (прокладка дорог, каналов, рытья котлованов и т. п. ). Поиски проводятся в несколько этапов. Вначале изучают ледниковые отложения в месте нахождения первого рудного валуна: геоморфологическую обстановку, состав валунного материала. Затем по следам движения ледника на породах, находящихся в коренном залегании (ледниковые шрамы, бараньи лбы и т. п. ), а также по ледниковым фор мам рельефа (озам, друмлинам) устанавливают направление движения ледника, принесшего рудный валун и соответственно определяют направление сноса обломочного материала. Далее прокладывают поисковые линии в на правлении, поперечном по отношению к направлению движения ледника. По этим линиям изучают валунный материал с поверхности и проходят шурфы (до 1 м) в основных мореных отложениях с таким расчетом, чтобы вскрыть невыветрелые части этих отложений и взять из них валовые пробы для установления наличия или отсутствия рудного материала или сопутствующих оруденению горных пород. Иногда целесообразно установить местоположение не только рудных обломков, но валунов спутников, с которыми предположительно связана руда, например основных пород, вмещающих сульфидно никелевое оруденение или гидротермально измененных пород для гидротермальных месторождений. Все места обнаружения обломков или валунов спутников наносят на топографическую карту и определяют контуры ореола рассеяния. Эти материалы сопоставляют с геологической картой и определяют возмож ное место источника образований рудного веера. Следующая задача заключается в установлении коренного местоположения рудного тела и его перспективной оценке. Она решается на относительно ограниченной площади, выявленной валунными поисками. При большой мощности рыхлых отложений целесообразна постановка геофизических работ с проверкой выявленных аномалий буровыми скважинами или горными paботами. При малой мощности рыхлых отложений для установления местоположения рудного тела и для его оценки проходят канавы или неглубокие шурфы, задаваемые по определенной сети.

Шлиховые потоки и ореолы рассеяния образуются за счет химически устойчивых и обладающих сравнительно большой плотностью минералов, выносимых при разрушении коренных выходов руд месторождения. К ним относятся рудные минералы: золото, платина, магнетит, гематит, ильменит, рутил, хромит, касситерит вольфрамит, шеелит, киноварь; нерудные: циркон, монацит, пиролюзит, барит, корунд, кианит, топаз, алмаз, апатит, флюорит, гранат и некоторые другие. Отделение шлиховых минералов oт вмещающих пород начинается еще в элювии, продолжается в делювии и заканчивается в аллювии. Здесь при перемещении водными потоками минералы измельчаются, окатываются и сортируются. При этом твердые, но хрупкие минералы сравнительно быстро измельчаются, менее хрупкие окатываются и постепенно измельчаются, менее прочные минералы сравнительно быстро измельчаются, распыляются и составляют тонко диспергированные потоки и ореолы рассеяния. Экспериментально установлено, что при перемеще нии в водном потоке частиц касситерита диаметром 3 мм их размер уменьша ется вдвое через 15— 20 км, а обломков размером 0, 25 мм через 200 250 км. Различие в плотности минералов обусловливает их сортировку: тяжелые минералы осаждаются в местах уменьшения скорости течения водных потоков и сосредоточиваются в нижних слоях рыхлых отложений. О дальности переноса шлиховых минералов можно судить по степени окатанности зерен и наличию сростков с другими минералами. Аллювиальные шлиховые потоки рассеяния химически и механически устойчивых минералов могут иметь протяженность многие десятки километров. Минеральный состав шлиха, сохранившаяся форма кристаллов минералов, а также состав сростков позволяют предварительно определить генетический тип коренного месторождения. Также по комплексу минералов, встреченных в шлиховых пробах, можно судить о формационном типе коренного месторождения. Так, наличие в рыхлых отложениях вместе с касситеритом тантало ниобатов, лепидолита, сподумена, турмалина, монацита, иногда вольфрамита и молибденита указывает на пегматитовый тип оруденения; комплекс минералов в шлихе, состоящий из вольфрамита, касситерита, топаза, турмалина, флюорита, берилла, шеелита, свидетельствует о кварц касситеритовом формационном типе оруденения; для оловорудного месторождения сульфидно касситеритовой формации характерными минералами в шлихе являются касситерит, сульфиды (вблизи коренного месторождения), турмалин, железистый хлорит, магнетит, гранат, лимонит. В ореолах рассеяния шеелитовых месторождений скарновой формации обнаруживаются шеелит, гранаты, пироксены, сульфиды (вблизи коренного месторождения), амфиболы, везувиан. Для суждения о возможном формационном типе коренного месторождения могут быть использованы не только парагенезис минералов и форма кристаллов, но и физические и химические свойства шлиховых минералов и др. Так, например, по составу примесей золота можно судить о его источниках: наличие меди указывает на высокотемпературные гидротермальные образования, связанные с основными и ультроосновными комплексами, наличие ртути свидетельствует о низкотемпературных золото ртутных месторождениях. Также по составу платиноидных минералов можно судить об их источнике. Более ограниченное значение при поисках имеют пролювиальные и колювиальные потоки и ореолы рассеяния, так как они характеризуются меньшем площадным распространением и имеют значение лишь при проведении детальных поисков. И совсем незначительное поисковое значение имеют аллювиальные тонко диспергированные потоки рассеяния, так как тонкоизмельченные руд ныеобломки независимо от их плотности очень легко переносятся на дальние расстояния от источника образования и не образуют концентрированных скоплений.

Шлиховой метод поисков Применение шлихового метода поисков основано на изучении механических шлиховых ореолов рассеяния. Сущность его заключается в систематическом шлиховом опробовании рыхлых отложений, изучении состава шлихов, прослеживании и оконтуривании шлиховых ореолов рассеяния и выявлении по ним коренных и россыпных месторождений полезных ископаемых. Этот метод, называемый иногда шлиховой съемкой состоит из следующих операций: 1 выбора места взятия шлиховых проб, 2 отбора проб, 3 обогащения проб (получения шлиха), 4 анализа шлиха, 5 документации опробования, 6 обобщения результатов шлихового опробования (составление шлиховых карт и заключения). Большое значение имеет место взятия проб. Оно определяется геоморфологическими, геологическими факторами, а также масштабом поисков. При шлиховых поисках пробы отбирают преимущественно из русловых и долинных отложений, где были наиболее благоприятные условия для накопления тяжелых шлиховых минералов. Это обычно нижние части крутых намывных берегов, участки замедления или завихрения течения: места расширения русла реки, за выступами крутых берегов, ниже крутых поворотов, в местах резкой смены крутого продольного профиля долины более пологим, ниже порогов и перекатов и т. п. Шлиховые минералы сосредоточиваются также в верхних по течению и выпуклых частях кос (рис. 21). Поскольку обогащение кос минералами тяжелой фракции происходит после каждого паводка, шлиховые пробы здесь берутся из закопушек, углубленных до уровня воды. Наоборот, при исследовании долинных и частично русловых отложений необходимо всегда стремиться отбирать пробы из наиболее глубоких частей рыхлых отложений, расположенных ближе к плотику. Весьма благоприятными местами для отбора шлиховых проб являются отрезки русла реки, где чередуются выходы коренных пород с маломощными участка ми аллювия, обогащенными шлиховыми минералами. При этом существенное значение имеет поверхность коренных пород (плотика), на которых залегают аллювиальные отложения. Наиболее благоприятны для отбора проб сланцеватые породы, простирающиеся под углом к направлению течения и образующие ребри стуюповерхность. Также благоприятны для накопления шлиховых минералов карбонатные отложения с развитыми в них промоинами, западинами и ковернами, что следует учитывать при выборе мест опробования. Важное значение при отборе проб имеет гранулометрический состав рыхлых отложений. Шлиховые минералы содержатся преимущественно в неравномерно зернистом галечнике, гравии, несортированных крупнозернистых песках с галькой. Глины, илы и отсортированные пески обычно обеднены шлиховыми минералами и поэтому шлиховое опробование их нецелесообразно. Важнейшее значение при выборе мест шлихового опробования имеет состояние речной сети. При изучении юной или омоложенной гидросети, когда водные потоки смывают разрушающиеся коренные породы или перемывают древний аллювий, вполне надежные результаты дает опробование кос, русловых отложений, конусов выноса, подмываемых бортов пойменной и более высоких террас и т. п. Пробы рыхлых отложений отбираются более или менее равномерно, в соответствии с масштабом поисков, не только из основной реки, но и обязательно из притоков. Следует иметь в виду, что даже в небольших речках происходит резкое разубоживание содержания шлиховых минералов, по сравнению с их притоком, в долинах ко торогорасполагается месторождение. По притокам пробы следует отбирать равномерно по всей долине, а не только в их приустьевых частях.

Рис. 21. Схема расположения шлиховых минералов в речных отложениях

При изучении рыхлых отложений широких речных долин надо всегда иметь в виду, что распределение шлиховых минералов неравномерное и для выявления отдельных обогащенных струй целесообразно опробовать излучину русла, вскрывающую борт пойменных и более высоких террас. Пробы в этом случае следует располагать так, чтобы более детально опробовать рыхлые отложения поперек долины. При этом, если русло реки вскрывает разрез террас, его опробуют по секциям (рис. 22). При исследовании рыхлых отложений зрелой гидросети, когда реки медленно текут по широким долинам и переносят лишь илистые и мелкие песчаники, не содержащие шлиховых минералов, опробование кос и русловых отложений не дает надежных результатов. В этих условиях пробы необходимо отбирать из более глубоких частей долинных отложений. Пробы отбираются из закопушек или шурфов, глубина которых определяется уровнем грунтовых вод. При этом некоторое количество проб необходимо отбирать непосредственно с плотика. При изучении широких долин пробы отбирают обычно по линиям поперек долин. Расстояния между линиями должны превышать расстояния между пробами в 20 50 раз. При создании сети опробования также следует учитывать геоморфологические факторы, определяющие наибольшую концентрацию шлиховых минералов: места расширения долины, резкое выполаживание продольного профиля, выше и ниже впадения достаточно крупных притоков и т. п. При шлиховом опробовании речных отложений необходимо учитывать метеорологическую обстановку. Наиболее благоприятными условиями для отбора шлиховых проб характеризуется период быстрого спада воды — после половодья, когда происходит очередное обогащение шлиховыми минералами верхних частей русловых отложений и кос. Наоборот, при высоком уровне воды создается неблагоприятная обстановка для шлихового опробования, так как большая часть кос и русловых отложений почти недоступна для опробования. В это время более целесообразно вести опробование верхних частей притоков и водоразделов. В равнинных районах, где речная сеть развита слабо, пробы отбираются из приповерхностных рыхлых отложений: из выбросов нор землеройных животных, щебня и т. п. В районах развития мощных рыхлых отложений (десятки метров) шлиховые пробы отбираются из буровых скважин, проходимых до коренных пород. При выборе мест отбора проб необходимо также учитывать геологические факторы. К числу их относятся описанные выше поисковые предпосылки, прямые и косвенные поисковые признаки. При этом особое внимание следует обращать на околорудные изменения пород: грейзены, скарны, окварцевание, серицитизацию и др. При, наличии таких признаков пробы следует отбирать не только из аллювия, но и из элювиально делювиальных отложений. Детальные шлиховые поиски проводятся на сравнительно небольших, но наиболее перспективных площадях, которые выделяют по результатам регионального шлихового опробования и по другим благоприятным поисковым признакам. Опробованию подвергаются аллювиальные отложения основных рек и главным образом небольших притоков, ручьев, оврагов. Кроме того, опробуют пролювиальные, делювиальные и элювиальные отложения. Места взятия проб из долинных речных отложений выбирают по тем же признакам, что и при общих поисках, но расстояния между ними уменьшают. Пробы из делювиальных отложений отбираются по поисковым линиям, которые располагают в поперечном направлении по отношению к направлению предполагаемого потока рассеяния, т. е. в основном по горизонталям вдоль склона. При этом расстояния между местами отбора проб по линиям принимают меньшие, чем между поисковыми линиями.

Рис. 22. Схема расположения шлиховых проб (П) при изучении террасовых отложений. С—граница отложений террасы с коренными породами ( «спай» )

При горизонтальном или очень пологом рельефе исследуемой площади, где обычно распространены элювиальные отложения, пробы берут по квадратной сети. В зависимости от масштаба поисков густота сети поискового опробования колеблется в пределах, указанных в табл. 4, 5. Пробы рыхлых отложений отбирают непосредственно из русла или выработки (закопушки, шурфа, канавы) при помощи лопаты; для сравнимости результатов объем проб должен быть одинаков — около 0, 02 м 3, что соответствует массе 30 32 кг. При опробовании террасовых отложений пробы отбирают секционно по мощности от каждой литологической разности пород (рис. 22). Борт террасы предварительно должен быть очищен от насыпавшегося с верхних частей склона материала. Таблица 4. Густота сети опробования при шлиховом методе поисков Масштаб исследований Число шлиховых проб на 100 км 2 1: 200000 1: 100000 1: 50000 6— 24 2 5— 100 500 Таблица 5. Густота сети опробования при детальных шлиховых поисках Масштаб исследований 1: 10000 1: 5000 1: 2000 Число шлиховых проб на 1 км 2 120— 2 50— 500 и более

Обогащение проб при наличии воды производится на месте ее отбора. Для этого пробу помещают в лоток (рис. 23), погружают его в воду и подвергают пробу отмучиванию. Это выполняется путем осторожного взмучивания материала пробы. Легкие глинистые частицы при этом всплывают и удаляются из лотка, крупные гальки, не содержащие полезных минералов, выбрасывают. Оставшийся материал в лотке подвергают дальнейшему обогащению путем осторожного покачивания лотка, встряхивания его содержимого при легком наклоне для удаления более легких частиц. Когда в лотке останется небольшое количество материала (200 300 г), его помещают в сосуд меньшего объема обычно для этого используют керамические чашки с шероховатой поверхностью и крутыми краями. Дальнейшую промывку (доводку) пробы ведут с большой осторожностью до получения обогащенной пробы серого или темно серого цвета и массой в первые десятки граммов. Промывка пробы на месте до черного шлиха не рекомендуется, так как при этом можно потерять ценные минералы, имеющие несколько меньшую плотность по сравнению с темноцветными (магнетит, хромит и др. ). Обогащенную шлиховую пробу просушивают и пересыпают в бумажный пакетик (лучше из кальки или плотной бумаги) и документируют. В безводных районах иногда рекомендуется производить обогащение проб путем продува струёй воздуха. Объем первоначальной пробы при этом составляет два три стакана, а продувка производится в плоской чашке типа пиалы. Но этот процесс малоэффективен и лучше пробы промывать, доставляя их к водным источникам. Анализ обогащенной пробы осуществляется в шлиховой лаборатории и состоит в качественном и количественном определении составляющих ее минералов. Однако первичный качественный анализ производится в поле сразу же после обогащения пробы. Он заключается в определении с помощью бинокулярной лупы минералов в шлихе и их количественных соотношений. Вследствие малых размеров частиц такое определение может быт не всегда однозначным и носить предварительный характер, но получаемые при этом данные имеют важное значение для коррекции направления поисковых работ. Важнейшие операции анализа шлихов, выполняемых в лаборатории, показаны на рис. 24. Пробу разделяют по крупности зерен. При этом минералы более крупной фракции (0, 5 мм) сравнительно легко поддаются определению, а минералы, составляющие мелкую фракцию, приходится разделять на дополнительные фракции, используя их физические свойства: магнитность, плотность, оптические свойства и др. Магнитную фракцию составляют такие минералы, как магнетит, титаномагнетит, пирротин, ферроплатина. В электромагнитную фракцию входят минералы группы пироксена, амфибола, граната, а также турмалин, ильменит, гематит, хромит, вольфрамит, монацит. В тяжелую фракцию выделяются золото, платина, сульфиды, касситерит, шеелит, монацит, циркон, рутил, сидерит, корунд, апатит, сфен, барит, топаз, алмаз. Материал каждой выделенной фракции изучается под бинокулярной лупой, что позволяет по внешним признакам отделить одни минералы от других. Некоторые минералы удается определить по интенсивности и характеру люминесценции, фосфоресценции и т. п. Для диагностики минералов также используют более точные методы, включая микрохимические, рентгеновские, рентгеноспектральные (микрозонд) и другие методы анализа. В результате изучения пробы должен быть определен качественный и количественный минеральный её состав и подробно охарактеризованы сростки минералов, форма их кристаллов, степень окатанности зерен и другие внешние признаки. Количественная характеристика шлиха может быть выражена в ве совыхпроцентах, в сотнях, десятках или единицах зерен на шлих, в условных показателях (много, мало, единичные знаки) или в условных баллах.

Рис. 23. Место отбора шлиховой пробы. И лоток для промывки шлиховой пробы

1. Взвешивание всего шлиха ↓ 2. Разделение по крупности зерна 3. Взятие средней пробы и ее взвешивание 4 Магнитная сепарация ↓ Магнитная фракция Немагнитная фракция ↓ Электромагнитная сепарация ↓ Электромагнитная фракция Немагнитная фракция ↓ Разделение немагнитной фракции тяж. жидкостями по уд. весу ↓ Тяжелая немагн. фракция Легкая немагнитная фракция ↓ Взвешивание всех фракций ↓ Оптическое определение минералов Химический анализ Изучение всех фракций по бинокулярной лупой Рис. 24. Схема обработки шлиховых проб в стационарных условиях аналитической лаборатории.

Количественная шкала для основных ценных компонентов должна выдерживаться для всего района поисков. Для правильного направления поисков необходимо, чтобы результаты анализов поступали в партию в период полевых исследований. Все изложенные операции шлихового опробования детально документируются. С этой целью ведется журнал опробования, в который заносятся следующие данные: дата, номер пробы; место взятия пробы, при этом приводится краткая геоморфологическая характеристика (наименование и высота террасы, нижняя часть косы и т. д. ); характер опробуемых рыхлых отложений; объем пробы; данные визуального определения шлиховых минералов и результаты лабораторного шлихового анализа. Главным методом обобщения материалов шлиховой съемки является составление шлиховых карт. Существует несколько простейших приемов их составления. На так называемой точечной карте (рис. 25) точками отмечаются места взятия проб и индексами указываются встреченные минералы. Такие карты мало наглядны. На кружковых картах (рис. 26) в месте взятия пробы ставится кружок, размеры которого пропорциональны размерам пробы; кружки разделяют на сектора, количество и размер которых определяются количеством и содержанием отдельных минералов, составляющих обо гащенную пробу. Каждый сектор, соответствующий определенному ми нералу, закрашивается в условный цвет. Такие карты более наглядны, но неудобны, так кружки занимают значительную часть площади, особенно если карта мелкомасштабная. Более выразительны ленточные карты (рис. 27). Они составляются следующим образом. В местах отбора проб пропорционально количеству встреченного полезного минерала откладывают вектора, перпендикулярные направлению течения реки, затем эти линии соединяют, в результате чего образуются ленты, по ширине которых можно судить об изменении содержания полезного минерала по течению реки или по направлению опробования. Поскольку шлиховые карты должны служить основным исходным материалом для направления дальнейших поисковых, поисково оценочных, а иногда и разведочных работ, для большей наглядности на них наносят кроме результатов шлихового опробования главные геологические поисковые предпосылки и признаки. Прежде всего, важно показать возможные рудоносные интрузии контактные зоны, продуктивные горизонты, главные структуры, контролирующие оруденение и т. п. Далее определенными условными знаками показывают действующие и заброшенные прииски и рудники, выходы рудных тел, места находок обломков руды в элювиально делювиальных отложениях, рудные гальки в аллювии и т. п. Важно также показать на шлиховой карте установленные косвенные поисковые признаки: зоны гидротермально измененных пород, жильные минералы, как в коренном залегании, так и в рыхлых отложениях. Особое значение имеют геоморфологические данные. Поэтому к шлиховой карте прикладывают геоморфологическую карту и карту четвертичных отложений. Если такие карты отсутствуют, то на шлиховую карту наносят места расположения террасовых отложений, участки, сложенные древним аллювием, ледниковыми отложениями и др. Шлиховой метод поисков позволяет выявить россыпные и коренные месторождения полезных ископаемых или наметить перспективные площади, а также дает материалы, которые позволяют судить о развитии в исследуемом районе тех или иных гео логических формаций и магматических комплексов, которые могут быть перспективными на выявление рудных месторождений.

Рис. 25. Точечная шлиховая карта Рис. 26. Кружковая шлиховая карта. 1 — много минерала; 2 — среднее количество минерала; 3 — мало минерала; 4 — золото; 5 — касситерит; 6 — шеелит; 7 — шлиховые минералы отсутствуют; 8 — место взятия проб Рис. 27. Ленточная шлиховая карта. Условн. обознчения: 1—номер и место взятия пробы; 2—золото; 3—касситерит; 4—шеелит

О наличии россыпных месторождений свидетельствуют следующие показатели: 1. Повышенное содержание ценного минерала в рыхлых отложениях; 2. Наличие в районе исследования месторождений, рудопроявлений или зон минерализации, являющихся источником образования россыпных месторождений, а также благоприятных поисковых предпосылок для их возможного наличия; 3. Благоприятные геоморфологические условия для накопления ценных минералов. На возможную близость коренного месторождения могут указывать следующие данные шлихового опробования: 1. Повышенное содержание ценного минерала на отдельных участках исследуемой территории и резкое уменьшение его содержания в верхних частях ореола рассеяния (вверх по течению реки). 2. Присутствие в шлиховых пробах ассоциаций минералов, харак терных для месторождений, развитых в районе исследования, или таких месторождений, которые можно ожидать по геологическим данным. 3. Уменьшение степени окатанности зерен шлиховых минералов вверх по течению реки, наличие сростков минералов, а также присутствие в пробе минералов, характерных для коренных месторождений, неустойчивых в поверх ностных условиях. Вместе с тем, о возможности обнаружения коренных месторождений может служить только комплекс геологических факторов, рассмотренных нами в качестве геологических предпосылок выше: наличие интрузий, как возможных источников энергии и металла, благоприятные вмещающие породы, геолого структурные показатели, зоны контактовых изменений, ослабленные зоны благоприятные для фильтрации растворов, а также наличие гидротермально измененных пород. Шлиховой метод поисков применяется давно и показал себя как достаточно эффективный метод. С помощью этого методы открыты россыпные и коренные месторождения золота, платины, алмаза, вольфрама, ртути, редких земель, хрома и т. д. Главнейшими его достоинствами являются: возможность установления в рыхлых отложениях ценных минералов и комплекса парагенетических минералов, которые указывают на имеющиеся источники сноса и перспективы обнаружения месторождения; возможность установления наличия ценных минералов в механических ореолах рассеяния по минералам спутникам, например, алмазов по наличию в шлихе пиропа, хромдиопсида, пикроильменита; возможность суждения о близости коренного месторождения по степени окатанности обломков, сохранности различных минералов и особенностям ореола рассеяния; возможность по установленной ассоциация минералов, их форме кристаллов и геохимическим особенностям судить о генетическом типе коренного месторождения; возможность получения дополнительных материалов для установления в районе исследования неизвестных магматических комплексов и другого типа горных пород, перспективных на обнаружение тех или иных полезных ископаемых; высокая чувствительность шлихового анализа, позволяющая устанавливать наличие минералов в породе при его содержании порядка десятых долей г/т. Поэтому при хорошей организации проведения шлиховых работ (отбор шлиховых проб, их обогащение, диагностика минералов, выполнение анализов и качественная обработка результатов анализов) всегда дает важную геологическую

Лекция 6 Поиски по донным илам Наряду с хорошо известным и наиболее применяемым шлиховым методом поиска несколько слов необходимо сказать о поисках по тонко диспергированным механическим потокам и ореолам рассеяния. Эти осадки встречаются в элювиальных, делювиальных, аллювиальных, ледниковых и других рыхлых отложениях и возникают как за счет разрушения первичных минералов, так и за счет вторичных минералов, устойчивых в зоне окисления. Тонкоизмельченные частицы рудных минералов, составляющие такие ореолы и потоки рассеяния, не подчиняются гравитационной дифференциации, столь характерной для шлиховых потоков рассеяния. Как правило, рудные частицы, также как и нерудные, легко переносятся на большие расстояния от коренного источника и редко образуют непрерывные потоки рассеяния. Они отлагаются в местах замедленного движения водного потока и образуют так называемые донные осадки илы. По физическим свойствам они являются водоупорами, так как фильтрация вод сквозь них не происходит. Миграция вещества в них происходит лишь диффузионным способом. Важнейшей особенностью таких тонко диспергированных осадков является способность абсорбировать химические элементы, приносимые в газовой, жидкой и твердой фазе. Поэтому такие осадки представляют интерес как индикаторы наличия полезных ископаемых в данном рудном районе. Поиски на основе изучения геохимических ореолов рассеяния Геохимические методы поисков получили весьма широкое развитие. Их разработка связана с детальным изучением первичных и вторичных ореолов рассеяния. В нашей стране ведущая роль по изучению ореолов рассеяния принадлежит сотрудникам Московского Института геохимии редких элементов (ИМГРЭ). Эти методы достаточно эффективно используются в практике поисковых работ, что связано главным образом с развитием экспрессных методов анализа большого спектра элементов. До последнего времени самым распространенным и доступным был спектральный полуколичественный анализ, с помощью которого по небольшой навеске (20 мг) определялись содержания 32 элементов. Однако из за большой его погрешности (300%), в настоящее время используются данные специализированных аналитических приборов, либо более надежные количественные методы анализа: атомно абсорбционный, рентгено флюорисцентный, нейтронно активационный, радиометрический и другие. Они позволяют надежно и быстро определять весьма низкие концентрации ценных химических элементов по большому числу проб и выявлять, таким образом, не только устойчивый фон рассеяния элементов в районе исследования, но и аномальные участки с повышенными их содержаниями. На выявлении и оконтуривании таких аномалий, которые часто представляют собой ореолы рассеяния коренных месторождений, и основаны геохимические методы поисков. В зависимости от характера ореолов рассеяния химических элементов выделяются следующие геохимические методы: а) литогеохимический (металлометрический), б) гидрогеохимический, в) атмогеохимический (газовый), г) радиометрический и д) биогеохимический.

Геохимические (солевые) ореолы и потоки рассеяния образуются в результате сложных химических процессов растворения, переноса, отложения и переотложения рудного вещества в окружающих породах в виде элементов и солей. Вследствие довольно длительного формирования таких (солевых) ореолов в них содержатся не только легко растворимые, но и сравнительно химически устойчивые минералы. Если в первичных ореолах повышенные концентрации элементов около рудных тел связаны с диффузионной и инфильтрационной их миграцией от рудного тела, то во вторичных они накапливаются за счет растворения элементов при разрушении рудных тел и их переноса в виде взвесей метеорными, грунтовыми и капиллярными водами. При этом соли могут переноситься на значительное расстояние от коренного рудного тела или отлагаться в непосредственной близости от него. Выпадение солей из растворов может вызываться многими причинами, главными из них являются: а) изменение р. Н и Eh растворов, б) пересыщение растворов вследствие испарения, в) обменные химические реакции с окружающей средой, г) сорбция элементов рассеяния сорбентами. Элементы во вторичных ореолах в большей части находятся в виде растворимых солей, а в первичных в виде тех же минералов, что и в рудных телах. Большое значение в формировании вторичных солевых ореолов имеет климат района и особенно соотношение между количеством выпадающих атмосферных осадков и величиной испарения. По данным А. П. Соловова (1959) на территории европейской части России, характеризующейся резким преобладанием количества атмосферных осадков над испарением, в обстановке замедленной денудации создаются условия для образования так называемых погребенных ореолов рассеяния. В полупустынных и пустынных районах Центрального Казахстана и Средней Азии, где испарение резко преобладает над количеством выпадающих атмосферных осадков, образуются мощные открытые солевые ореолы в верхних горизонтах рыхлой толщи в виде засоления почв. В средней полосе России, характеризующейся умеренным климатом, возникают полузакрытые ореолы рассеяния, расположенные на небольшой глубине от поверхности. Чисто солевые ореолы рассеяния, так же как и механические ореолы рассеяния, встречаются весьма редко. Чаще образуются смешанные (солевые и механические) ореолы и потоки рассеяния, называемые литогеохимическими или литохимическими. В их формировании помимо механической и химической дезинтеграции и рассеяния рудного вещества принимает участие биогенная аккумуляция элементов, происходящая в верхнем гуминовом слое рыхлых отложений. Наибольшие содержания металлов в литохимических ореолах рассеяния чаще связаны с мелкими фракциями рыхлых отложений (менее 1 мм). Это объясняется тем, что обогащение мелкой фракции происходит не только при механическом рассеянии, но и в результате сорбции, коагуляции и других процессов, связанных с возникновением ореолов. Кроме того, вторичные минералы выделяются обычно в тонко диспергированном виде или вследствие своей неустойчивости быстро измельчаются и также переходят в тонкие фракции. Повышенное содержание металлов в более крупных фракциях, т. е. обратная картина, наблюдается лишь тогда, когда ореолы рассеяния представлены устойчивыми минералами, особенно вблизи рудных выходов, где минералы еще не измельчены. Морфология и строение (структура) литогеохимических ореолов и потоков рассеяния определяются в основном типом ореола, особенностями строения рыхлых отложений, пространственным положением и размерами рудных выходов и рельефом местности (рис. 28).

Как показано на рисунке 28, по морфологии ореолы могут быть: а) куполообразные; б) слоистые; в) пятнистые; г) площадные; д) струйчатые; е) ступенчатые. В равнинных условиях размеры и контуры литогеохимических ореолов рассеяния целиком обусловлены положением и размерами рудных выходов. В горных условиях контуры их осложняются рельефом местности. Здесь они вытянуты в направлении сноса рыхлого материала нередко на многие сотни метров от рудного выхода. Очертания солевых ореолов и потоков рассеяния обычно более сложные по сравнению с механическими и определяются комплексом геологических, гидрогеологических и климатических условий. Солевые ореолы рассеяния могут возникать не только непосредственно вблизи рудного выхода, но и на некотором удалении от него. Пространственное положение и очертания смешанных ореолов рассеяния обусловлены факторами, присущими механическим и солевым ореолам. В зависимости от преобладания тех или иных процессов ореолы стоят ближе к механическим или солевым. Рис. 28. Схема строения вторичных литохимических ореолов рассеяния. Типы структур ореолов: акуполообразный; б-слоистый; впятнистый; г-площадной; дструйчатый; е-ступенчатый. Условные обозначения: 1 растительный слой; 2 элювиально делювиальные отложения; 3— коренные породы; 4 рудное тело; 5 вторичные литохимические ореолы рассеяния

Литогеохимический метод поисков основан на изучении вторичных и первичных ореолов рассеяния химических элементов в горных породах. Задача заключается в том, чтобы выявить участки с повышенным содержанием определенных химических элементов (аномальные) на фоне нормального (близкого к среднему) для данного района содержания. Сущность метода состоит в систематическом опробовании пород с целью определения содержания в них определенных элементов и установлении характера и формы ореолов и потоков рассеяния этих элементов. На основе изучения ореолов рассеяния элементов с учетом геологической и геоморфологической обстановки выявляются площади, перспективные для поисков коренных месторождений полезных ископаемых. По первичным литогеохимическим ореолам рассеяния могут быть выявлены рудные тела, как выходящие на поверхность, так и скрытые в толще коренных пород. По вторичным ореолам и потокам рассеяния выявляются рудные тела, вскрытые под толщей рыхлых наносов. Метод включает следующие главные операции: 1 выбор мест и плотности сети опробования; 2 отбор проб; 3 обработка проб; 4 анализ проб; 5 обобщение и интерпретацию результатов опробования. Выбор места взятия проб и густота сети опробования определяются конкретными задачами поисков и характером ореолов рассеяния. Для выявления и изучения степени «зараженности» определенными химическими элементами первичных ореолов рассеяния пробы отбираются из коренных пород по линиям геологических маршрутов. При этом опробованию подвергаются в первую очередь участки, наиболее благоприятные для развития первичных ореолов рассеяния: зоны гидротермальных изменений; эндо и экзоконтакты изверженных пород с осадочными; продуктивные фации осадочных пород; места развития зон дробления, брекчирования и т. п. При изучении вторичных литохимических ореолов рассеяния пробы могут отбираться из рыхлых отложений различного генезиса в зависимости от геологических и геоморфологических условий изучаемых территорий. В большинстве случаев при изучении вторичных ореолов рассеяния пробы отбираются из верхнего слоя элювиально делювиальных отложений при условии, что мощность его не превышает нескольких метров. Ориентировочно в сухих и засушливых районах, где развиты щелочные и нейтральные почвы (сероземы, каштановые, черноземные), пробы отбираются с глубины 15— 20 см, в районах с влажным климатом, характеризующихся развитием подзолистых, серых и бурых лесных и других сильно щелочных почв, с глубины 0, 4— 0, 8 м. Однако указанные глубины отбора проб являются лишь ориентировочными. При детальных поисках наиболее рационально глубину отбора проб для различных условий определять экспериментально. Для этого в различных местах территории, подлежащей исследованию, отбирают пробы с различной глубины рыхлых отложений, анализируют и устанавливают положе ниегоризонта (интервала), наиболее обогащенного интересующими нас элементами. В дальнейшем при литогеохимических поисках рядовые пробы отбирают из этого горизонта. При геологических съемках мелкого масштаба (1: 200000— 1: 00000) пробы отбираются попутно по линиям геологических маршрутов. При этом в горных районах основная часть проб берется по гидросети, в том числе и по сухим логам, распадкам и оврагам. На водоразделах пробы отбирают по линиям, располагаемым вкрест простирания наиболее перспективных интрузивных комплексов, осадочных формаций, тектонических контактов и т. п. В условиях пологого рельефа со слабо развитой гидросетью пробы от бирают по линиям, ориентированным вкрест простирания геологических структур и рудоносных комплексов.

При поисках в масштабах 1: 50000, 1: 25000, 1: 10000 и крупнее производится инструментальная разбивка прямоугольной поисковой сети, причем поисковые линии располагаются по направлению наибольшей изменчивости распределения химических элементов, т. е. вкрест простирания предполагаемых рудоносных структур. В гористой местно стипоисковые линии часто совпадают е горизонталями рельефа местности, так как ореолы рассеяния обычно вытянуты вниз по склону и в меньшей степени зависят от формы рудных тел. В условиях мощных наносов, достигающих десяти и более метров, ореолы рассеяния иногда расположены на значительной глубине (погребенные ореолы рассеяния). Поэтому литогеохимические пробы в этих случаях отбирают из буровых скважин. Для этих целей используют неглубокие картировочные скважины, пробуренные по рыхлым отложениям до плотика, по которым и отбираются пробы. Специальные литохимические поиски в таких условиях ставятся лишь на заведомо перспективных территориях. Густота сети отбора при различных масштабах исследования приведена в табл. 6. Таблица 6. Густота сети опробования при литохимическом методе поисков Масштаб исследований Расстояние между маршрутами или профилями Расстояние между пробами по маршрутам или профилям, м Число проб на 1 км 2 1: 1000000 1218 км 100 1 1: 500000 6— 4 км 100 2 1: 200000 2 км 100 50 5— 10 1: 100000 1 км 100 50 1020 1: 50000 500; м 50 40 1: 25000 2 50— 200 м 50— 20 80— 2 50 1: 10000 100 м 20— 10 500— 1000 1: 5000 50 м 2010 1000— 2000 1: 2000 2 520 м 10 400010000 1: 1000 10 м 5 20000 и более

При исследовании первичных ореолов рассеяния пробы отбираются из коренных пород в виде нескольких кусочков свежей невыветрелой породы размером около 1 2 см и общей массой одной пробы около 100— 150 г. При опробовании тонких илисто глинистых аллювиальных отложений (донных осадков) пробы отбираются непосредственно в русле водотока или береговой его части; масса отдельной пробы составляет 15— 20 г. Отбор проб элювиально делювиальных отложений производится из закопушек, шурфов или скважин (глубина отбора указана выше); в пробу отбирается мелкая фракция (<1 мм), масса ее составляет 20 50 г. При исследовании любых рассматриваемых ореолов рассеяния в непосредственной близости от известных рудопроявлений отби рается дополнительно несколько проб на более близком расстоянии одна от другой. Отобранные и занумерованные пробы из первичных ореолов рассеяния измельчают до 0, 1 мм и разделяют на две части. Материал одной части дополнительно истирают до состояния пудры и отправляют на анализ; вторая часть пробы остается в качестве дубликата. Пробы вторичных ореолов рассеяния просушивают и просеивают через сито 1, 0 0, 5 мм. Мелкую фракцию массой 15 20 г измельчают до состояния пудры и отправляют в лабораторию на анализ. Обработанные литогеохимические пробы подвергают анализу. При мелкомасштабных (1: 100000 и мельче) поисках часто проводят полуколичественный анализ на следующие элементы: Li, Be, В, F, P, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, As, Sr, Zr, Nb, Та, Mo, Ag , Sn, Sb, Ba, Ce, W, Hg, Pb, Bi, U. При более детальных исследованиях, когда общая геохимическая обстановка уже выявлена и известны ожидаемые полезные компоненты, число определяемых элементов может быть сокращено до 10 15. Кроме спектрального анализа могут применяются другие методы анализа: химический, рентгено флюорисцентный (РФА), атомно абсорбционный, люминесцентный, радиометрический и др. Для массовых анализов наиболее оперативным, производительным и дешевым является спектральный анализ. С целью экономии средств и быстрого получения результатов анализов иногда целесообразно составлять и анализировать объединенные пробы, особенно если они взяты близко одна от другой и характеризуют определенный ограниченный по площади участок. Обобщение и интерпретация результатов литохимического опробования заключаются в компьютерной их обработке с составлением геохимических профилей при маршрутных литогеохимических поисках и геохимических карт в изолиниях содержаний химических элементов при площадных поисковых работах (рис. 29). Сопоставление геохимических профилей и геохимических карт с геологическими картами и разрезами позволяют по аномальным концентрациям рудных элементов выделить перспективные участки на обнаружение оруденения, а с учетом геоморфологической обстановки установить их местоположение, а иногда форму и размеры предполагаемых рудных тел, вызвавших ореолы рассеяния. В условиях равнинного рельефа рудное тело обычно находится в контуре ореола рассеяния. На склонах гор ореол рассеяния смеща етсяпо склону, следовательно, рудное тело, создавшее ореол рассеяния, чаще всего бывает расположено выше по склону, иногда за пределами ореола рассеяния; форма ореола рассеяния в этом случае не отражает очертаний рудного тела. Точное местоположение рудного тела и его контуры в таких условиях устанавливаются геофизическими методами в комплексе с горными выработками или скважинами. Литогеохимический метод в настоящее время является одним из эффективных поисковых методов и его применение позволило за короткий отрезок времени открыть большое число рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых, причем некоторые из них были обнаружены на площадях, где ранее проводились поиски другими методами, не давшими положительных результатов.

Рис. 29. Металлометрическая карта рудного поля вольфрамового месторождения. 1— ореолы рассеяния вольфрама с содержаниями 0, 00 5— 0, 01%; 2 — то же, 0, 01— 0, 02%; 3 — то же, 0, 02— 0, 04%; 4 — то же, 0, 04— 0, 3%; 5 — ореолы рассеяния свинца с содержаниями 0, 1— 0, 15%; 6 — ореолы рассеяния меди с содержаниями 0, 07— 0, 3%; 7 — контуры распространения контактового и гидротермального преобразования пород

Водные (гидрохимические) ореолы и потоки рассеяния Водные (гидрогеохимические) ореолы и потоки рассеяния представляют собой области распространения подземных и поверхностных вод с повышенным по сравнению с фоновым содержанием рудных и сопутствующих элементов: К, Na, Mg, Сu, Zn, Pb, Fe, Mo, U и др. , а также сульфат иона, хлор иона и т. п. Они образуются за счет растворения и выноса химических элементов и их соединений из рудных тел, а также из первичных и вторичных ореолов рассеяния. По данным Н. И. Сафронова (1971) количество растворенных твердых веществ в природной воде может колебаться по весу от n·10 6 до 40%. Из рассмотрения данных (табл. 7) видно, что большинство рудных элементов присутствуют в водах в ничтожно малых количествах. Таблица 7. Содержание некоторых металлов в поверхностных и грунтовых водах (г/л) Металлы Поверхностные и грунтовые воды безрудных районов Воды, дренирующие месторождения данного металла Никель Кобальт Цинк Медь Уран Молибден Свинец n∙ 10 6 n∙ 10 7 n∙ 10 6 n∙ 10 8 n∙ 10 7 n∙ 10 5 n ∙ 10 3 n∙ 10 5 n ∙ 10 4 n∙ 10 3 n ∙ 10 5 n ∙ 10 6

Более высокие содержания в гидросфере, чем в литосфере имеют лишь хлор, сера и некоторые другие элементы. В речных водах главными минерализаторами являются хлор, сера, натрий, кальций, магний и железо. Резко отличаются от речных вод минерализованные подземные воды как по количеству растворенных в них элементов, так и их более высокой концентрацией. Растворенные в подземных водах элементы разделяются начетыре группы: 1. Главные элементы Nа, К, Са, Mg, Fe, Cl, S, N, О, Н, С, составляющие основную массу растворимых в воде элементов; 2. Элементы Li, Rb, Sr, Ba, Pb, Zn, Cu, Ni, Mn, Br, I, F, В, Р, As, Al, Si, встречающиеся практически всегда в малых количествах; 3. Элементы Cr, Co, Ti, In, Ga, Ge, Zr, Ti, V, Hg, Bi, Cd, W, Se, Те, Mo, A Au, Be, Sn, Sb, редко встречающиеся и в очень малых количествах; 4. Радиоактивные элементы U, Ra, Th, Rn и др. Гидрогеохимический метод поисков Гидрохимический метод поисков месторождений основан на изучении гидрогеохимических ореолов рассеяния и отличается большой сложностью по сравнению с рассмотренным выше литогеохимическим методом. Сложность его применения заключается, прежде всего, в том, что содержание элементов в водах очень сильно изменяется во времени и пространстве как для отдельных рудных районов, так и в пределах одного района. Эти изменения зависят от многих причин: времени года, количества и продолжительности выпадения осадков, уровня грунтовых вод, интенсивности процессов окисления, активности водообмена, коэффициента миграции элементов, геохимических барьеров и т. д. По указанным причинам содержания элементов в воде сильно изменяются, что затрудняет выделение фоновых и аномальных концентраций, указывающих на возможное наличие на глубине соответствующих месторождений или рудопроявлений. Необходимо также иметь в виду, что в районах расположения горнорудных и горноперерабатывающих предприятий происходит загрязнение природных вод с образованием ложных гидрохимических аномалий. Поэтому опробование водных источников в разное время года без учета климатических и других отмеченных факторов, определяющих формирование гидрохимических ореолов рассеяния, может дать несопоставимые и противоречивые данные. Благоприятными для применения гидрохимического метода поисков являются высокогорные и среднегорные районы, характеризующиеся многочисленными водными источниками с невысокой общей минерализацией вод (1 г/л) и высокой влажностью климата. Наиболее рационально применение этого метода поисков в тех условиях, где другие геохимические методы малоэффективны, например, на площадях, перекрытых ледниковыми и другими крупнообломочными отложениями, а также при большой мощности наносов и т. п. При благоприятных условиях этот метод обладает большей глубинностью по сравнению с литогеохимическим, так как грунтовые воды могут выносить компоненты месторождений, расположенных на большой глубине. Метод включает следующие операции: 1 отбор проб воды; 2 предварительный анализ проб на месте их отбора (определение сульфат иона, хлор иона, р. Н, суммы металлов); 3 геологическую и гидрогеологическую документацию; 4 химический и спектральный анализы воды в лабораториях; 5 камеральную обработку материалов и интерпретацию результатов опробования.

При мелкомасштабной геологической съемки (1: 200000— 1: 100000) пробы воды отбираются в основном из водоисточников, расположенных по долинам крупных рек. При этом необходимо брать пробы из водоисточников, расположенных на участках долин, пересекающих перспективные на обнаружение месторождений геологические образования: рудоносные интрузии, измененные породы, зоны смятия и тектонические нарушения и т. д. Пробы отбираются из грунтовых вод аллювиальных отложений, поверхностных вод (реки, ручьи, болота) и особенно из источников, вскрывающих подземные воды коренных пород (шурфы, скважины, канвы). Объем пробы зависит от величины сухого остатка воды (определяется солемером) и колеблется от 0, 1 до 1 л. При опробовании поверхностных водотоков, болот, аллювиальных отложений необходимо брать пробы из устьев боковых долин. На водоразделах места отбора проб выбирают с учетом геологического строения. Необходимо учитывать пересечение водотоком литологического комплекса пород, с которым может быть связано повышенное содержание тех или иных компонентов в воде. При съемках масштаба 1: 50000 и 1: 25000 пробы воды отбираются из водоисточников, расположенных по всей сети долин крупных и мелких рек и ущелий, а также из водоисточников, находящихся на водораздельных пространствах, и из болот. При указанных масштабах поисков важно также отбирать пробы вокруг отдельных возвышенностей, на участках геофизических аномалий и вообще в тех местах, которые по тем или иным причинам наиболее перспективны в отношении нахождения полезных ископаемых. При отсутствии водоисточников пробы воды отбираются из специально проходимых шурфов и скважин. Отбор проб производится с таким расчетом, чтобы обеспечить сохранение первоначального солевого и газового ее состава. Поэтому пробы отбирают в чистую посуду и надежно упаковывают. При отборе проб воды необходимо измерять температуру воды и воздуха. Анализ проб, как указывалось выше, проводится в поле и в стационарных условиях. В поле определяются содержание анионов SO 4, Cl, НСОз, сумма металлов и величина р. Н с помощью походной лаборатории. На основе данных полевого анализа можно оперативно направлять поисковые маршруты, детализировать опробо ваниена более перспективных участках и т. п. В стационарных лабораториях производится общий химический анализ воды, контрольные определения, а также специальные виды анализов на необходимый спектр элементов. При обобщении и интерпретации результатов гидрохимических поисков на геологическую карту наносят все обследованные источники. В местах отбора проб условными знаками указывают в них содержания микро элементови выделяют участки с повышенным содержанием компонентов. Одновременно с этим составляют таблицы средних содержаний компонентов для вод, приуроченных к различным геологическим комплексам, а также определяют фон. Составляются также гидрохимические профили (рис. 30), позволяющие легко устанавливать аномальные повышенные содержания компонентов рудной минерализации и сопоставлять их с геологической и гидрогеологической обстановкой. Очень важно, чтобы предварительная обработка и обобщение гидрохимических исследований проводились в поле, когда есть возможность дополнять и уточнять полученные результаты.

Рис. 30. Гидрохимический профиль в районе полиметаллического месторождения. 1 границы продуктивных пород (в плане); 2 предполагаемые участки оруденения по ре зультатам геохимических исследований; 3 направление стока; 4 водоразделы; 5 места отбора проб

С помощью гидрохимического метода могут быть получены положительные результаты при поисках карбонатных, силикатных и сульфидных полезных ископаемых, включая руды кобальта, никеля, лития, бериллия, марганца, фосфора и т. п. Особую значимость этот метод приобретает при поиске глубинных рудных скоплений и в труднодоступных местах. Определенной разновидностью гидрохимического метода является почвенно гидрогеохимический метод. Его суть состоит в том, что проводятся исследования водных вытяжек из почв и выявление повышенных содержаний рудных компонентов и элементов индикаторов. Методика проведения поисков заключается в систематическом отборе проб почв по квадратной или прямоугольной сети, получении водных вытяжек и их анализе. Пробы отбираются с глубины 20 30 см, а с оподзоленных почв — с несколько большей глубины (до 80 см). Масса пробы составляет 200 300 г. Водную вытяжку получают из мелкой фракции (<3 мм) пробы, концентрируют ее и подвергают анализу. Резуль татыанализа проб наносят на геологическую карту и выявляют участки ореолов рассеяния. С помощью этого метода обнаружены слепые полиметал лические и медно колчеданные руды, залегающие на глубине до 60 м. Также установлено, что над редкометальными и даже над слюдоносными пегматитами, залегающими под ледниковыми отложениями, в водных вытяжках (из почв) наблюдается повышенное содержание лития и рубидия, что может успешно использовано при поиске подобных месторождений. Биогеохимические ореолы рассеяния представляют собой области распространения живых организмов (преимущественно растений) с повышенным содержанием химических элементов, входящих в состав месторождений, и их первичных и вторичных ореолов рассеяния. В работах многих отечественных и зарубежных исследователей приводятся следующие основные виды концентрации элементов в растениях: 1 повышенные содержания определенных элементов отмечаются над месторождениями и их ореолами рассеяния во всех растениях; 2 повышенная концентрация элементов может происходить селективно, растениями только определенного вида. Например, известны виды цинковой, литиевой, алюминиевой и другой флоры. Содержания элементов в растениях и их контрастность в ореолах рассеяния зависят от многих факторов. Главными из них являются: 1 величина содержаний элементов в самом месторождении и его ореолах рассеяния; 2 – уровень содержания элементов в земной коре; 3 геохимические особенности элементов (растворимость, миграционная способность). В определенных количествах в растениях присутствуют фактически все химические элементы, но их роль в качестве элементов индикаторов у разных элементов различна. В. В. Поликарпочкин и Р. Т. Поликарпочкина (1964) разделяют все элементы по их индикаторной эффективности на четыре группы. 1. К первой группе относятся элементы, широко распространенные в земной коре_и характеризующиеся высокими кларками Si, Al, Na, Fe и т. п. Содержание этих элементов весьма высокое как в месторождениях, так и за их пределами, поэтому индикаторное значение их невелико. 2. Вторая группа представлена жизненно важными для растений элементами К, P, N, Ca, Mg, накапливающимися в них в большом количестве. Их индикаторная эффективность также невелика, так как они составляют довольно высокий фон и сравнительно небольшое превышение концентрации над фоном.

3. В третью группу входят макроэлементы — Zn, Ag, Cu, Cd, В, Мn, I, Вг. Эти элементы, как известно, характеризуются сравнительно высокой подвижностью в условиях приповерхностной зоны земли. Они могут накапливаться в золе растений выше по сравнению с содержаниями их в литосфере, но так же как и элементы второй группы, образуют довольно высокие фоновые содержания вследствие концентрации их в растениях на безрудных участках и характеризуются низкой контрастностью аномалий. Это объясняется наличием предела концентрации элементов в растениях и высоким их фоновым содержанием. Однако различие фонового содержания этих элементов по сравнению с аномальным значительно большее, чем у элементов второй группы. Поэтому проведение биогеохимических поисков по этим элементам дает положительные результаты. 4. К четвертой группе относятся многие микрокомпоненты Rb, W, Аu, Та, Nb, Pb, характеризующиеся сравнительно малой подвижностью в приповерхностной зоне земли. Эти элементы являются наилучшими биогеохимическими индикаторами. Повышенные их содержания в растениях по сравнению с кларковыми определенно указывают на концентрацию этих элементов в горных породах. Контрастность биогеохимических ореолов рассеяния этих элементов весьма высокая (табл. 8). Таблица 8. Контрастность ореолов рассеяния Zn, Ag и Pb в растениях на полиметаллических месторождениях. Элементы Отношение содержаний в ореолах к фоновым содержаниям среднее максимально е Zn (третья группа) Ag (то же) Рb (четвертая группа) 3 5 5 10 10 30 30 50 500 1000

Для отдельных элементов максимальные концентрации в растениях на месторождениях могут превышать фоновые на два и даже три порядка (табл. 9). Таблица 9. Содержание металлов в обычных растениях и в растениях, произрастающих над месторождениями Содержание металлов, % Металлы в обычных растениях в расте ниях, произрас тающих над место рожде ниями Сте пень кон центра ции в обычн ых растени ях в расте ниях, произраста ющих над место рожде ниями Степень концен трации Ванадий 5 ∙ 10 4 n ∙ 10 2 100 Медь 5 ∙ 10 3 n ∙ 10 1 100 Хром 5 ∙ 10 4 n ∙ 10 2 200 Цинк 1 ∙ 10 2 n ∙ 100 Марганец 1 ∙ 10 4 1 ∙ 10 1000 Молибден 5 ∙ 10 4 1 ∙ 10 2 100 Кобальт 4∙ 10 4 5∙ 10 3 10 Свинец 1∙ 10 4 5∙ 10 2 100 Никель 1∙ 10 4 ∙ 10 2 10 Уран n ∙ 10 6 n ∙ 10 2 1000 Металлы

Морфология и размеры биогеохимических ореолов рассеяния обычно совпадают с формой и размерами вторичных литогеохимических ореолов рассеяния, хотя в отдельных случаях наблюдаются ореолы рассеяния в растениях в некотором удалении от месторождения, и тогда их положение обусловлено наличием в почве элементов, принесенных водными потоками. Химические элементы неравномерно распределяются по частям растений и связаны с их неорганическими остатками – золой. Наибольшее количество золы содержится в листьях, наименьшее в древесине (табл. 10). Содержание элементов в растениях может также изменяться в зависимости от возраста растений и времени года. Таблица 10. Содержание золы в органах растений Органы растений Содержание золы, % от сухого вещества Листья Корни и травянистые стебли Кора Древесина Семена 12 4 5 5 1 3 В среднем 5

Наибольшее значение для поисков имеют растения, обладающие развитой корневой системой, что отчетливо видно на рис. 31. Рис. 31. Схема зависимости содержания бора в растениях от глубины проникновения корневой системы и распределения бора в породах. 1 — повышенное содержание бора в растениях; 2 — кларковые содержания бора в растениях; 3 —горизонты, обогащенные бором

Биогеохимический метод поисков Биохимический метод поисков основан на изучении биогеохимических ореолов рассеяния. Он включает следующие операции: 1 отбор проб растений, 2 озоление растительных проб, 3 анализ золы проб и 4 обобщении результатов опробования. Для успешного выполнения поисков биогеохимическим методом важно знать геологию и гидрогеологию района, а также его климат, состав почвы и флору. Систематическому опробованию обычно предшествуют рекогносцировочные работы, заключающиеся в установлении наиболее обогащенных частей растений. Для этого проводят опробование разных частей растений по двум трем профилям, задаваемым вкрест предполагаемого простирания рудных тел, и экспериментально устанавливают какие части растений (листья, ветви, корни и др. ) являются концентраторами элементов. Затем исследуемую площадь опробуют по прямоугольной сети. Например, при поисках масштаба 1: 10000 расстояния между поисковыми линиями составляют 100 м, а между пробами по линиям 10 — 20 м. Для определения содержаний элементов в золе проб используются химические, спектральные и другие методы анализа. По результатам опробования золы растений строят биогеохимические профили (рис. 32). Как видно на рисунке, биогеохимический метод, основанный на опробовании растений, является более глубинным методом по сравнению литогеохимическим методом (опробование почв) и правильном проведении может дать хорошие результаты. Разновидностью биогеохимического метода поисков является торфо металлометрический метод, который основан на свойстве торфа сохранять накопленные растениями концентрации элементов, а также обладает свойством адсорбировать рудные элементы. Поэтому при этом методе поисков проводят систематическое опробование торфа. Биохимический метод испытывался при поисках месторождений Ni, Со, Сu, Сг, Pb, Zn, Mo в разных регионах России (Средний и Южный Урал, Тува, Кавказ). При этом установлено, что наиболее благоприятными для данного метода являются области развития мощного покрова рыхлых отложений (моренных осадков, песков), участки плато с мощной корой выветривания, пологие склоны гор, покрытые лесом, и т. п. При благоприятных условиях этим методом могут быть выявлены руды, залегающие на глубине до 50 м. В этих случаях биохимические методы могут иметь преимущество перед литогеохимическим методом поисков. Также в качестве разновидности биохимического метода поисков можно рассматривать разрабатываемые методы поисков, основанные на изучении микрофауны и микрофлоры, развивающихся в условиях солевых и газовых ореолов рассеяния некоторых элементов. В последние годы создаются новые аэробиохимические методы поисков. В США разработан метод, позволяющий с самолета обнаруживать, регистрировать и измерять металлоорганические и органические соединения, проникающие через почвенный слой и рассеивающиеся в атмосфере. Метод применяется для поисков углеводородов, залежей полиметаллов, медно порфировых руд, драгоценных металлов. Устанавливаются даже ничтожные количества Hg, Ag, Zn, Pb, Ni, Сu и наличие паров метана, углекислого и сернистого газа в биологической фракции атмосферы, косвенно связанной с подземными эманациями из руд, находящихся под наносами. Метод предназначен для закрытых полуаридных и покрытых обильной растительностью территорий.

Рис. 32. Распределение хрома в золе растений и почвах в связи с рудными телами Викторовского хромитового месторождения. 1 рудные тела; 2 кривая содержания хрома в растениях; 3 кривая содержания хрома в почвах

Геоботанические поисковые признаки выражаются в том, что над минеральными скоплениями или над их ореолами рассеяния (механическими, солевыми, гидрохимическими) произрастают определенные виды растений. Как известно, для питания растений кроме основных элементов углерода, водорода, кислорода, калия, натрия, магния, кальция фосфора, серы необходимы микроэлементы. Одни из них стимулируют рост растений, другие оказываются вредными и угнетают их. Избыток некоторых элементов в почвах обычно вызывает заметные изме нения во внешнем облике растений и приводит либо к их заболеванию либо, наоборот, к пышному расцвету. При этом могут изменяться окраска листьев, цветов, уменьшаться или увеличиваться их общие размеры. Среди растений выделяют универсальные, локальные и тератологические (симптоматические) индикаторы. Универсальные индикаторы представляют собой растения, всегда и везде указывающие на наличие определенных элементов в почвах. Таких индикаторов выявлено пока еще немного. К числу их относятся галмейная фиалка (Viola calaminaria), произрастающая над цинковыми рудами. Растения, являющиеся локальными индикаторами, более многочисленны. Они представляют собой обычные широко распространенные растения, которые при определенных условиях могут указывать на особенности почв и соответственно пород, на которых они развиваются. Например, седмичник (Trientalis europeal) в чешских Рудных горах произрастает только на участках, характеризующихся повышенными концентрациями олова, а в России он широко распространен в лесных районах независимо от концентрации олова. Качим метельчатый (Gypsophila Patrinii) является индикатором меди на территории Рудного Алтая и меди и никеля для Тувы. Для тех же медно никелевых месторождений является индикатором бурачек двусемянный (Alyssum biovulatum). В целом растения, относящиеся к тератологическим (симптоматическим) индикаторам характеризуются следующими признаками: 1. Изменением внешнего вида растений: необычно пышное развитие растений, уродливость, необычная окраска, несвойственная растению форма цветов, листьев и т. п. Так, на полиметаллическом месторождении Аткыз (Армения) наблюдается изменение формы цветка мака крупно коробчатого (Papaver mactostomum). Вместо четырех лепестков появляется пять или семь, цветы приобретают «махровый» вид. На месторождениях никеля бурачек двусемянный отличается значительно большими размерами. Он характеризуется также измененной формой листьев, более крупными плодами. На почвах, богатых битумом, наблюдаются явления гигантизма и уродливости расте ний. Глубокие изменения вызывает наличие в почвах урана и тория, при этом образуется ряд патологических форм растений карликовые или гигантские. 2. Отклонениями в режиме развития растений: раннее или позднее цветение, опадание листьев и т. п. Отмечена способность растений, произрастающих на битумсодержащих почвах, к вторичному цветению. 1. 3. Признаками угнетения растений или отсутствием растительности. Над месторождениями бора наряду с патологическими формами наблюдается отсутствие растительности. Растительность отсутствует также над участками, где близко к поверхности расположены богатые сульфидные руды. На отдельных участках полиметаллического и редкометального оруденения установлены определенные особенности в растительном покрове, выраженные в значительном разрежении растительного покрова (растениями занято 5 15% площади).

Также растения становятся низкорослыми (5 10 см), генеративные побеги почти отсутствуют, в то время как на безрудных участках расти тельностьболее обильная (растениями занято 40 60% площади), высота растений 15 20 см, генеративные побеги многочисленны. При повышении свинца в почве до 1% растительность полностью исчезает; при высоком содержании в почве меди (до 1%) характер растительности резко изменяется в этих условиях пышно развивается качим Патрэна. Ботанические поисковые признаки пока не достаточно хорошо изучены и дальнейшие их исследования с использованием современных аэро и космических методов съемки весьма перспективны. Лекция 7 Радиометрические методы поисков основаны на выявлении и изучении радиоактивности горных пород и руд, зависящей от содержания в них радиоактивных элементов. Они разделяются на полевые методы радиометрического опробования, методы каротажа и лабораторные радиометрические методы. Все полевые поисковые радиометрические методы относятся к геохимическим методам и применяются для изучения геохимических полей радиоактивных элементов с целью выделения их ореолов рассеяния, а по ним и самих месторождений полезных ископаемых. По степени радиоактивности породы, руды и минералы разделяются на пять групп. 1. Породы практически нерадиоактивные активность эквивалент на содержанию. U

Другим радиометрическим методом является эманационный метод, основанный на изучении газовых продуктов альфараспада радиоактивных элементов урана, тория с накоплением радия, родона, торона и актинона. Их эманации накапливаются в почвах, залегающих над рудными телами, содер жащими указанные элементы. Нормальное (фоновое) содержание радиоактивных эманации в почвах обычно колеблется от 0, 1 до 10 эман. На аномальных участках содержание их в почвенном воздухе достигает иногда десятков тысяч эман. Пробы газа отбираются из рыхлых отложений специальными пробоотборниками с глубины 1, 5 2 м. Однако этот метод также характеризуется сравнительно малой глубинностью. Значительно большей глубинностью обладает радиогидрогеологический метод поисков. Он основан на изучении водных ореолов рассеяния радиоактивных элементов и такого весьма стабильного индикатора радиоактивного альфараспада, как гелий. При этом опробованию подвергаются как водотоки, так и подпочвенный воздух. Эманационный и радиогидрогеологический методы могут применяться на различных этапах поисковых работ. При общих поисках масштабов 1: 200000 1: 100000 пробы отбираются по маршрутам, задаваемым вкрест простирания геологических структур. Расстояния между маршрутами составляют 1— 2 км, а между точками наблюдений 100 200 м. При поисках масштабов 1: 50000, 1: 25000, 1: 10000 расстояния между маршрутами и местами отбора проб соответственно уменьшаются. Наиболее целесообразно детальные поиски этими методами производить на площадях, где коренные породы перекрыты рыхлыми отложениями мощностью 1 10 м. При этом повышенные (аномальные) содержания радиоактивных эманации обычно устанавливаются не только над радиоактивными рудами в коренном залегании, но и над их механическими, солевыми и гидрохимическими ореолами рассеяния. Рассматриваемые методы используются для поисков не только радиоактивных руд, но и для других полезных ископаемых, в которых содержатся хотя бы в небольшом количестве радиоактивные элементы (редкометальные и слюдяные пегматиты, фосфориты, россыпные месторождения ильменита и т. п. ). Более экспрессными являются аэрорадиометрические исследования, осуществляемые при помощи аэрогаммарадиометров, позволяющих измерять радиоактивные излучения. Основной масштаб аэрогаммасъемки 1: 25000, при высоте полета 50 — 70 м. Такой масштаб съемки обеспечивает выявление аномальных участков площадью 500 м 2 при интенсивности радиоактивного излучения на поверхности земли не менее 50 гамм. Широкое применение в практике поисково разведочных работ имеет радиоактивный каротаж скважин, включающий ряд методов основанных на измерении в скважинах интенсивности естественного или вызванного гаммаизлучения. К ним относятся: гаммакаротаж (ГК), гаммакаротаж (ГГК), гаммакаротаж плотностной (ГКП), гаммакаротаж селективный (ГГКС), гаммакаротаж нейтронный (ГКН). Перечисленные методы широко применяются для расчленения горных пород по их радиоактивности и для выявления руд, характеризующихся повышенной или пониженной радиактивностью на фоне вмещающих пород. Они позволяют выделять в разрезе пласты угля, обнаруживать сульфидные руды, а также изучать разрез горных пород по бескерновым скважинам. Радиоактивный каротаж выполняется с помощью специальной аппаратуры: гаммакаротажных станций, специальных радиометров. Используя эти различные методы гаммакаротажа, получены положительные результаты при поисках боратов, каменных углей и других полезных ископаемых. Также широкое распространение гаммакаротаж получил при поиске нефтяных месторождений, где большая часть скважин в целях экономии бурится без отбора керна и для корреляции отдельных частей разреза активно применяют данные гаммакаротажа.

Газовые (атмогеохимические) ореолы представляют собой локальное обогащение почвенного воздуха и приповерхностного слоя атмосферы паро и газообразными соединениями, связанными с полезными ископаемыми. Такие ореолы рассеяния образуются в результате химических преобразований руд сульфидных месторождений, месторождений ртути, а также газовые ореолы возникают над месторождениями угля, нефти и над собственно газовыми скоплениями (горючие газы, гелий, углекислый газ и т. п. ). Над ртутными и ртутьсодержащими месторождениями установлено повышенное содержание ртути в почвенном воздухе. Над месторождениями ископаемых углей, нефти и газов в почвенном воздухе отмечается повышенное содержание углеводородов различного состава за счет поступления этих газов из пластов угля или коллекторов нефти сквозь толщу перекрывающих горных пород. Также эти элементы могут накапливаться в снежном покрове, что используют при поисках этих типов месторождений. Большое количество газов, эманирующих на поверхность земли, связано с химическими процессами в недрах Земли. Химический состав этих газов в местах выхода на поверхность земли весьма неоднороден и зависит от температуры, общего давления, парциального давления, химического состава участвующих в процессе веществ, от количества углерода, Н 2 О и др. В зависимости от соотношения этих параметров в недрах земли образуются те или иные газы и их группы: СO 2, СО, СН 4, H 2, Н 2 О, H 2 S, SO 2 и др. По подсчетам ученых, количество газов, выделяемых ежегодно Землей, составляет около 2 х107 т. Выходы перечисленных газов на поверхность земли носят локальный характер. Часто они приурочены к глубинным зонам разломов, зонам дробления и другим ослабленным участкам. Большой интерес представляет распределение гелия на Земле. Выполненная на больших площадях гелиевая съемка показывает, что максимальная гелиеносность характерна для рифтовых зон и для разломов на участках длительного поднятия (плато и щиты). Газовый (атмогеохимический) метод поисков. В связи с появлением в настоящее время приборов, способных диагностировать небольшие количества самого разного состава газов (углеводородов, паров ртути, радиактивных эманаций родона, торона и других) показывают большие возможности выявления атмогеохимических ореолов и использования их для поиска месторождений нефти, газа, ископаемого угля, ртути, золота, радиактивных элементов и др. Кроме того, проведение газовой (гелиевой) съемки дает возможность выявлять глубинные структуры, с которыми могут быть связаны эндогенные рудные образования. Атмогеохимический метод поисков основан на изучении газовых ореолов рассеяния. К настоящему времени накоплен некоторый опыт применения этого метода для поисков газа, нефти, ископаемых углей и радиоактивных руд. Поиски подобных месторождений атмогеохимическим методом проводятся обычно на перспективных площадях, после выполнения геологической съемки и геофизических исследований. В зависимости от геологического строения исследуемая площадь разбивается на прямоугольную или квадратную поисковую сеть масштаба 1: 25000 1: 50000. В каждом пункте поисковой сети при помощи бура и специального газоотборника с глубины 1, 5 2 м откачивается почвенный воздух. Затем в пробах определяют содержание газа искомых полезных ископаемых и результаты опробования наносят на геологическую карту. По этим данным устанавливают площади с аномальными или повышенными концентрации указанных газов, которые с учетом геологических и геофизических материалов служат основанием для суждения о перспективности исследуемой площади, а также для направления дальнейших геологоразведочных работ.

Дистанционные методы поисков В последние годы при геологическом изучении и поисковых работах все более успешно используются дистанционные методы. К ним относятся аэрометоды и космические исследования. Начиная с 30 х годов прошлого столетия весьма эффективно применяются аэрогеологические методы (дешифрирование чернобелых и цветных аэрофотоснимков, визуальные наблюдения и др. ). Этими методами в комплексе с дистанционными геофизическими исследованиями (аэромагнитная, аэрогравиметрическая, аэрорадиометрическая съемки) удается быстро выявлять литологофациальные, структурные, геоморфологические признаки, указывающие на перспективное обнаружение полезных ископаемых на исследуемой площади. Кроме того, при аэровизуальных наблюдениях и дешифрировании крупномасштабных снимков (1: 10000 1: 5000) удается обнаружить локальные геологические структуры (флексурные изгибы, складчатые структуры, тектонические нарушения), с которыми связаны проявления полезных ископаемых. Так, по фототону и морфологии выходов часто выявляются рудные кварцевые жилы, пегматиты, рудоносные порфировые тела особенно на фоне более темных вмещающих пород. Хорошо фиксируются поверхностные выходы железных руд и сульфидные месторождения по бурым и желтым пятнам продуктов их окисления на поверхности вмещающих пород. В процессе изучения аэрофотоснимков на Сибирской платформе были обнаружены алмазоносные кимберлитовые трубки по характерному лучевому рисунку, образуемому сетью мелких ложбин стока, расходящихся от приподнятого в рельефе кимбрлитового тела. Во многих случаях при дешифрировании аэрофотоснимков удается обнаружить многочисленные косвенные поисковые признаки: скарнированные породы, зоны окварцевания, грейзенизации, серицитизации, хлоритизации, оталькования и т. п. Зная особенности развития растительности над теми или иными полезными ископаемыми (геоботанические признаки), появляется возможность выявления полезных ископаемых при дешифрировании цветных аэрофотоснимков по характеру растительности. Так, в области развития соленосных пород, над рудами мышьяка, хрома, никеля, меди устанавливаются особые виды растений, а над сульфидными полиметаллическими месторождениями отмечается отсутствие или угнетенное развитие растительного покрова. Использование аэрометодов в комплексе с геологическими и геофизическими исследованиями повышает эффективность в обнаружении как локальных рудовмещающих структур, так и некоторых рудных образований непосредственно. Однако более крупные структурные образования и разломы, контролирующие рудные районы и провинции и протягивающиеся на сотни и тысячи километров, на отдельных снимках не могут установлены, так как на одном снимке самого мелкого масштаба может поместиться площадь до 300 км 2, поэтому на таких снимках можно выделить лишь геологические тела или структурные единицы размером не более 15 км. Поэтому в настоящее время для выявления таких структур широко применяются космические исследования, включающие разномасштабную съемку, визуальный мониторинг и геохимическое изучение. Съемки с самолетов и космических аппаратов основаны на использовании электромагнитных волн. При этом используется видимое излучение (длина волны от 0, 4 мкм до 0, 75 мкм), инфракрасное излучение (0, 8 60 мкм), микроволновое излучение (1 10 мм) и ультракоротковолновое радиоизлучение (1 100 см). Микроволновое излучение и радиоизлучение проникает через атмосферу свободно, а для сантиметрового диапазона не препятствует даже сплошная облачность, тогда как более коротковолновое излучение в той или иной степени поглощается слоем воздуха.

Снимки земной поверхности с пилотируемых космических кораблей при высоте полета 250 300 км охватывают территорию в 200 300 тыс. км 2, а телевизионный или фотосканерный снимок, выполненный с высоты 1000 км искусственным спутником Земли, охватывает территорию до 3 млн. км 2. Разрешающая способность таких снимков уменьшается мелкие детали на них не видны, но зато отчетливо выделяются крупные структуры, что дает возможность. увидеть много нового и важного для понимания геологического строения крупных регионов. На них проявляется глубинное строение земли, расшифровываются структуры фундамента, под рыхлыми отложениями обнаруживаются своды и куполовидные поднятия (рис. 33), древние вулканотектонические постройки, концентрические структурные формы и т. д. , что важно для выделения крупных рудоконтролирующих структур, важных для правильного выбора стратегии поисков месторождений полезных ископаемых. Геофизические методы поисков с успехом и в большом объеме применяются при поисках различных рудных месторождений, не выходящих на поверхность, а также при поисках скрытых рудных залежей при разведке месторождений полезных ископаемых. Выше в разделе «поисковые признаки» мы кратко рассмотрели разные геофизические свойства пород аномальные их проявления, на основе которых применяются различные геофизические методы поисков. Поэтому здесь мы отметим еще раз, что разные геофизические методы в комплексе с геологической съемкой позволяют выявлять важнейшие геологические поисковые признаки: контуры пород различного состава по площади и на глубину, важнейшие тектонические структуры, а в некоторых случаях и месторождения полезных ископаемых. Поэтому большая часть территории страны покрыта аэромагнитной съемкой различного масштаба, в результате которой в значительной степени уточнено геологическое строение отдельных, особенно малодоступных районов, выявлены региональные тектонические структуры и большое количество аэромагнитных аномалий, связаных во многих случаях с наличием магнитных железных руд. С помощью сейсмических исследований на огромных площадях проводится выявление нефтеносных и соленосных структур и решения общих геологических вопросов. Большую роль геофизические методы играют при детальных поисках месторождений. В комплексе с другими методами (геологической съемки, геохимическими и др. ) открыто много рудных и нерудных месторождений. Особенно большое значение имеют геофизические методы в комплексе с геохимическими методами при поисках месторождений, не выходящих на дневную поверхность ( «слепых» , перекрытых мощными более молодыми породами и т. п. ). Поиски «слепых» и погребенных залежей полезных ископаемых. К настоящему времени число месторождений расположенных в близповерхностных и поверхностных условиях значительно сократилось и остро встает вопрос о необходимости выявления так называемых закрытых месторождений. К ним относятся: погребенные — месторождения, вскрытые эрозией и затем погребенные под мощные четвертичные отложения; перекрытые — месторождения, вскрытые эрозией в предыдущие эпохи и перекрытые коренными породами более молодого возраста; «слепые» — месторождения в толще коренных пород, не вскрытые эрозией на глубине.

А Б Рис. 33. Примеры крупных структур земной коры на космосниках: кольцевая структура Гуэль Эр Ришат в Мавритании диаметром в 50 километров (А) и вулкан Марапи о. Ява высотой 2914 метров. .

Геологические структуры, вид с космоса

К настоящему времени уже накопился достаточно большой опыт по поискам «слепых» , перекрытых и погребенных залежей полезных ископаемых. Наибольших успехов метод поиска «слепых» рудных тел достиг в пределах рудных полей известных месторождений, когда в результате детального изучения особенностей локализации известных рудных залежей удается выявить определенные закономерности их связи с рудовмещающими структурами, геологическими формациями или магматическими комплексами и на основании этого целенаправленно вести поисковые работы. В качестве примера этого успеха можно привести открытие слепых рудных тел медно никелевых руд в районе Норильска, слюдоносных пегматитовых тел в Северной Карелии и на Кольском полуострове, также были выявлены перекрытые дочетвертичными отложениями залежи железных руд на месторождениях в Кустанае, КМА, бокситовые месторождения Северо Онежского бассейна и установлены погребенные под мощными рыхлыми отложениями полиметаллические месторождения в степной части Рудного Алтая и многие другие. Однако поиски таких месторождений являются трудной и еще весьма дорогостоящей задачей. Пространственное размещение открытых и закрытых месторожде ний контролируется теми же геологическими закономерностями. Но для выявления закрытых месторождений требуется более детальное всестороннее изучение геологического строения исследуемой территории, а также знание геологии уже открытых аналогичных месторождений. При поисках месторождений, залегающих под мощными четвертичными отложениями, проведение геологической съемки сильно затрудняется. В этих условиях приобретают особое значение геофизические методы, как для выявления геологического строения территории, так и непосредственно для выявления залежей полезных ископаемых. Важная роль также принадлежит геохимическим методам, основанным на изучении вторичных и в том числе погребенных ореолов рассеяния. Для правильного направления поисков данными методами необходимо изучение геоморфологических условий, а также проведение геологической съемки четвертичных отложений. При мощности рыхлых экранирующих отложений, достигающей 20 30 м и более, наиболее рационально применять геохимические методы поисков с бурением скважин по четвертичным отложениям, учитывая возможность обнаружения погребенных ореолов рассеяния. Глубина скважин, а также глубина отбора проб в каждом конкретном случае должны определяться экспериментально. Густота поисковой сети скважин может быть различной в зависимости от этапа поисков, а также от геологических условий и характера ореолов рассеяния. В общем случае рекомендуется при поисках масштаба 1: 100000 скважины располагать по сети 1000 х100 м с последующим их сгущением на выявленных аномалиях. Для эффективного выполнения таких поисковых работ в настоящее время создаются компактные и высокопроизводительные буровые агрегаты. Во многих случаях при глубине наносов до 10 м поиски могут осуществляться методом обычной литохимической съемки (отбор проб из закопушек). Такой метод эффективен в условиях древнего равнинного рельефа, обычно в степной местности, когда верхние горизонты рыхлых отложений обогащаются искомыми компонентами за счет биогенной аккумуляции или за счет диффузии. Как показали исследования последних лет, успешно могут быть использованы и биогеохимические методы, с помощью которых возможно обнаружение рудных тел, расположенных на глубине до 30 50 м. При благоприятных геоморфологических условиях эффективно могут быть использованы и гидрогеохимические методы поисков.

Поиски месторождений, перекрытых коренными породами дочетвертичного возраста, является более сложной задачей, так как их вторичные ореолы рассеяния бывают выражены весьма нечетко, а первичные ореолы в перекрывающих породах отсутствуют. Поиски таких месторождений осуществляются, прежде всего, путем геолого структурного изучения территории. При этом устанавливается перспективность перекрытых пород и пространственное положение поверхности перекрытия. Существенную роль здесь играет применение геофизических методов, как для установления поверхности перекрытия, так и для обнаружения перекрытых залежей полезных ископаемых. Из геохимических методов используются в основном гидрогеохимические исследования. Для поисков месторождений в таких условиях необходимо использование большого объема буровых работ. Последние применяются для проверки геологических данных, геофизических аномалий и вскрытия залежей полезных ископаемых. Во многих случаях (когда невозможно использовать геофизические и геохимические методы) поиски проводятся в основном лишь путем проходки буровых скважин по определенной системе. Поиски «слепых» залежей полезных ископаемых проводятся на основе тщательного изучения геологического строения территории, анализа геологических разрезов и геологических структур; это особенно касается пластовых залежей полезных ископаемых осадочного генезиса. Для таких месторождений метод геологической съемки является главным, а иногда и единственно возможным. Поиски «слепых» эндогенных месторождений также осуществляются на основе геологической съемки, позволяющей выявить рудоподводящие, рудоконтролирующие структуры и положение продуктивных вмещающих пород. Но главными методами для обнаружения «слепых» залежей полезных ископаемых служат геофизические методы, а также геохимические методы, основанные на изучении первичных и вторичных (возникающих за счет первичных) ореолов рассеяния. Особое значение в этих условиях приобретает метод радиоволнового просвечивания, позволяющий обнаруживать рудные тела (железных, полиметаллических, медно никелевых и других подобных руд) между выработками, скважинами, выработками и скважинами, скважинами и поверхностью земли на расстоянии до 650 м. Из геохимических методов существенную роль при поисках «слепых» рудных тел может оказать изучение гидрогеохимических ореолов рассеяния, характеризующихся при наличии хорошо промываемых структур большой глубиной распространения. Поиски скрытых месторождений связаны с большими материальными и трудовыми затратами, поэтому в первую очередь они должны проводиться на наиболее перспективных площадях и в первую очередь на нижних горизонтах осваиваемых месторождений и на площадях, прилегающих к действующим горным предприятиям. На других площадях, удаленных от действующих горных предприятий, поиски скрытых месторождений ставятся с учетом технико экономической обстановки и потребности в данном полезном ископаемом.

Лекция 8 ОЦЕНКА ВЫХОДОВ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Тела месторождений полезных ископаемых в участках их выхода на дневную поверхность или перекрытые чехлом маломощных кайнозойских рыхлых отложений, в одних случаях мало отличаются от более глубинных частей тех же тел, а в других случаях могут быть сильно преобразованы процессами гипергенеза. Поэтому оценка практического значения рудных месторождений по выходам их приповерхностных частей прежде всего предполагает тщательное изучение этих выходов с целью установления минерального состава первичных руд и определения предполагаемых в них содержаний полезных металлов или других компонентов. Другой важной задачей является изучение минеральных форм полезных компонентов в зоне окисления и их распределения с целью решения проблемы миграции рудных компонентов. Оценка выходов рудных месторождений производится на основе химического опробования и изучения минерального состава и структурно текстурных особенностей рудного материала. Изучение состава, текстуры и структуры окисленного рудного материала заключается в исследовании: 1 остаточных первичных минералов; 2 гипергенных типоморфных минералов зоны окисления и 3 псевдоморфоз по первичным минералам, пустот выщелачивания первичных минералов, а также образующихся индикаторных структур лимонитов. Количество остаточных первичных минералов в зоне окисления колеблется в самых широких пределах от единичных зерен до их абсолютного преобладания по отношению к окисленному материалу. Однако нередки случаи, когда остаточные первичные минералы в окисленных рудах полностью отсутствуют. Поэтому необходимо детальное изучение гипергенных минералов зоны окисления, которое дает возможность, прежде всего, судить о качественном химическом составе окисленных руд и предполагать возможный состав первичных руд. О первичном минеральном составе руд можно также судить по составу минералов зоны окисления, так как многие минералы окисленных руд можно рассматривать как характерные минералы, образующиеся по исходным минералам сульфидных руд. Например, смитсонит (Zn. CO 3) окисленных руд цинка свидетельствует об исходной сфалеритовой руде (Zn. S). Так, анабергит (Ni 3[As. O 4] 8 H 2 O) и эритрин (Co 3[As. O 4] 8 H 2 O) свидетельствуют о присутствии в сульфидных рудах арсенидов никеля и кобальта; скородит (Fe[As. O 4] 2 H 2 O) свидетельствует о наличии арсенопирита (Fe. As. S); ярозит (KFe 3[SO 4]2(OH)6 указывает на наличие железосодержащих сульфидов (пирита, марказита, пирротина), а марказит гипергенного происхождения, как правило, свидетельствует о наличии в первичных рудах пирротина. Наряду с этим многие минералы зоны окисления состоят из тех элементов, которые в гипогенных рудах могут входить в состав нескольких минералов. Малахит может явиться продуктом окисления любого медного сульфида и факт его находки говорит лишь о присутствии меди в сульфидных рудах. В еще большей степени это относится к лимониту, который может образоваться в результате окисления разнообразных железосодержащих минералов. Иногда, зная примерный количественный минеральный состав окисленных руд, можно грубо наметить и количественные соотношения главнейших минералов первичных руд, но это в случае не очень глубокого окисления первичных руд. Однако, иногда окисление некоторых выходов сульфидных руд заходит настолько далеко, что в железной шляпе может не сохраниться ни первичных сульфидов, ни гипергенных минералов, за исключением лимонитов, заместивших сульфиды. В этом случае нередко используют индикаторные структуры лимонитов (каркасные структуры), которые представляют собой пористый скелет, образованный тонкими перепонками кремнистого материала и выполненный рыхлым лимонитом. Строение скелета может отражать очертания граней кристаллов, систему кливажа или специфические трещинные системы первичных минералов (рис. 34).

а II I г Рис. 34. Схематизированные структуры лимонитов. а — листоватая ящичная структура лимонита по молибдениту (по Р. Блэнчарду и ГГ. Босуэллу): I—Санто. Нино (Аризона, США); II—Хоткинсон (Квинсленд, США); б — идеализированная схема структуры лимонита по халькопириту; в — идеализированная схема треугольносферической структуры лимонита по борниту (Энгелыиайн, Калифорния); г — контурная ящичная структура лимонита но тетраэдиту (Элькгорн, Монтана).

Олово. Главный промышленный минерал оловорудных месторождений – касситерит (Sn. O 2) очень устойчив в зоне окисления и практически не изменяется. Ртуть. Главнейший рудообразующий минерал ртутных месторождений – киноварь (Hg. S) также очень устойчив в зоне окисления. Однако незначительная часть киновари под действием сульфата окисного железа, возникающего в процессе разложения пирита и других сульфидов, может перейти в сульфат ртути (Hg 2 SO 4), который переносится водами на небольшое расстояние, при этом природные воды быстро теряют раство римыесоединения ртути, особенно при встрече с алевролитами. Золото. Степень подвижности золота в зоне окисления довольно ограниченная. Золото, которое обычно встречается в кварцевых жилах, не подвергается существенному изменению в зоне окисления (за исключением его незначительной механической миграции из приповерхностного слоя вниз). Золото, встречающееся в виде примеси в колчеданных месторождениях, часто мигрирует из зоны окисления в виде коллоидных или истинных растворов галоидов, сульфатов и тиосульфатов. При этом часто основная масса золота скапливается в нижней части зоны окисления (подзона выщелачивания) и в этом случае сами железные шляпы иногда разрабатываются как золотоносные месторождения (Казахстан, Башкирия, Южный Урал). Содержание золота в зоне гипергенеза могут превышать первичные содержания в 7 раз выше. Платина и платиноиды не подвергаются существенным изменениям в зоне окисления. Элементы рудных минералов, переходящие в зоне окисления в другие минеральные формы без выноса. Свинец. Рудообразующий минерал первичных руд галенит (Pb. S) неустойчив в зоне окисления. В начальной стадии разложения он замещается англезитом (Pb. SO 4), который затем переходит в церуссит (Pb. CO 3). Общий баланс свинца в зоне окисления практически сохраняется, вынос очень незначителен. Главными типоморфными минералами свинца в зоне окисления являются: церуссит, англезит, реже встречаются вульфенит (Pb[Mo. O 4], пироморфит Pb 5[PO 4]3 Cl и некоторые другие минералы (рис. 35). Мышьяк Главный минерал мышьяковых руд арсенопирит (Fe. As. S) в зоне окисления замещается скородитом (Fe. As. O 4) 5 H 2 O. Кроме того, мышьяк входит в состав многих других минералов, устойчивых в зоне зоны окисления: анабергит (Ni 3[As. O 4] 8 H 2 O), эритрин (Co 3[As. O 4] 8 H 2 O), бедантит (Pb. Fe 3 As. O 4 (SO 4) (OH)6, мимезит (Pb. Cl[As. O 4]3) и другие. Сурьма. Главный промышленный минерал сурьмяных руд антимонит (Sb 2 S 3) в зоне окисления неустойчив и замещается различными окислами сурьмы. Эти минералы труднорастворимы, но иногда механически выкрашиваются и вымываются. Поэтому зоны окисления сурьмяных руд могут быть и обеднены. Наиболее характерными сурьмяными минералами зоны окисления являются: валентинит, сенормантит, сервантит и стибиоконит. Висмутин главный рудообразующий минерал висмутовых месторождений ведет себя так же, как и антимонит. В зоне окисления он неустойчив и быстро замещается окислами и карбонатами висмута. Однако миграция висмута из зоны окисления осуществляется в очень незначительной степени. Типоморфными минералами висмута в зоне окисления чаще всего являются бисмит, бисмутит и базобисмутит. Никель. Арсениды никеля, такие как герсдорфит (Ni. As. S), хлоантит (Ni. As), никелин (Ni. As), и другие, в процессе окисления переходят в арсенаты, в частности в аннабергит (Ni 3[As. O 4] 8 H 2 O). Последний может долго сохраняться в приповерхностных частях зоны окисления и благодаря своей характерной окраске имеет большое поисковое значение. Кобальт. В зоне окисления кобальт ведет себя подобно никелю.

Рис. 35. Минеральные формы руд, которые в зоне окисления претерпевают изменение без выноса металла.

Титан. Ильменит (Fe 2 Ti. O 3 в зоне окисле ниянередко окисляется и гидратизируется, в связи с чем он сначала пере ходитв аризонит, затем в лейкоксен и, наконец в рутил, анатаз или брукит (Ti. O 2). Марганец. Карбонаты и силикаты марганца в зоне окисления, как правило, подвергаются интенсивным процессам окисления и двухвалентные соединения марганца (карбонаты и силикаты) переходят в четырехвалентные — пиролюзит, псиломелан и различные манганиты, которые хорошо устойчивы в гипергенных условиях. Серебро. Сульфид серебра (аргентит Ag 2 S) – главный серебросодержащий минерал полиметаллических месторождений в зоне окисления неустойчив и часто переходит в самородное серебро и кераргирит. Часть же серебра (иногда вместе с золотом) выносится в нижние горизонты зоны окисления, где отлагается снова при взаимодействии с первичными рудами в виде вторичного сульфида (аргентита) и самородного серебра. Другие минералы серебра в собственно серебряных месторождениях (пираргирит, блеклые руды, прустит, стефанит и др. ) окисляются гораздо легче аргентита, и в ряде случаев серебро может мигрировать из зоны окисления этих месторождений. Элементы рудных минералов, легко мигрирующие (подвижные) в зоне окисления. Цинк Главный минерал цинка сфалерит (Zn. S) в зоне окисления неустойчив. При окислении сульфидных руд образующийся сульфат цинка (Zn. SO 4) хорошо растворим и легко выносится из зоны окисления (рис. 36). Частично цинк может сохраняться в зоне окисления в виде карбоната Zn. CO 3 смитсонита, монгеймита (железистый смитсонит), каламина (Zn 4[Si 2 O 7] [OH]2 H 2 O и реже в других минералах. Если растворы, переносимые сульфат цинка на своем пути встречают известняки, то цинк может выпадать в виде смитсонита. Обнаружение залежей смитсонита часто свидетельствует о наличии поблизости первичных свинцово цинковых сульфидных руд. И, наоборот, если в зоне окисления встречены только свинцовые минералы, не исключена возможность обнаружения вблизи в карбонатных толщах галмейных (смитсонитовых) руд. как это было установлено в Тетюхе и Каратау. В отличие от первичных сульфидных руд переотложенные разности окисленных цинковых руд резко обеднены элементами примесями (кадмий, индий, галлий и др. ), так как в процессе окисления сфалерита они рассеиваются. Медь, слагающая сульфиды халькопирит (Cu. Fe. S 2) халькозин (Cu 2 S) и ковеллин (Cu. S) чрезвычайно неустойчива в зоне окисления и легко переходит в сульфаты. Последние легко растворимы в грунтовых водах и могут быть частично или полностью вынесены из верхней части сульфидных рудных тел, особенно из залежей массивных сульфидных руд. В прожилково вкрапленных медных месторождениях вынос меди осуществляется менее интенсивно, поэтому в зоне окисления обычно обнаруживаются вторичные минералы меди. Среди факторов, обусловливающих осаждение меди из сульфатных растворов, главным является наличие карбонатов. Важное значение имеет также осаждение меди сульфидами с образованием вторичных сульфидов меди. В связи с этим, типоморфными минералами меди в зоне окисления являются: карбонаты (малахит Cu 2[CO 3](OH)2 и азурит Cu 3[CO 3]2(OH)2, окислы (куприт Cu 2 O и тенорит Cu. O), сульфаты (халькантит Cu[SO 4]5 H 2 O и брошантит Cu 4[SO 4](OH)6, силикаты (хризоколла (Cu 2 x. Alx)H 2[Si 2 O 5](OH)4, ), вторичные сульфиды (халькозин Cu 2 S и ковеллин Cu. S) и самородная медь. Характерной чертой зоны окисления меднорудных месторождений, является их зональное строение. 1. В приповерхностной части месторождений располагается зона окисленных руд – железная шляпа. 2. Ниже находится зона выщелоченных руд, представленная кварцевой и баритовой сыпучкой. 3. Еще ниже лежит зона вторичных сульфидных руд, которые с глубиной постепенно сменяются первичными сульфидными рудами.

Рис. 36. Минеральные формы руд, которые в зоне окисления неустойчивы и изменяются с выносом металла.

Как известно, важное практическое значение для медных месторожде нийимеет зона вторичных сульфидных руд, где содержание меди иногда больше, чем в первичных рудах. Поэтому важно по характеру зоны окисления выявить, располагается ли под ней зона вторичного обогащения. С этой целью следует, прежде всего, выяснить, какую стадию «переживает» зона окисления. Чем она более проработана и ограничена по количеству рудных минералов, тем больше оснований ожидать богатую зону вторичного обогащения. Стадия формирования зоны окисления может быть ориентировочно определена по минеральному составу и величине р. Н. Если на выходе сохранилось много остаточных сульфидов и величина р. Н характеризует кислый характер вод, значит зона окисления переживает начальную стадию развития и поэтому зона вторичного обогащения здесь может быть слабо выражена. Если же железная шляпа сильно проработана и из нее вынесены все металлы, а значение р. Н невысокое, есть основания ожидать мощную зону вторичного обогащения. Основными факторами, влияющими на развитие зоны окисления являются: 1 вещественный состав руд и их текстурные особенности; 2 климатические условия, в первую очередь температура и влажность и 3 геоморфологические условия, определяющие сочетания окисления и сноса. Никель. Сульфиды никеля, в частности миллерит (Ni. S), пентландит (Fe, Ni)9 S 8), весьма неустойчивы в зоне окисления, легко переходят в сульфаты, при растворении которых никель может быть полностью вынесен. Зоны окисления месторождений типа Мончетундра и Седбери, как правило, обеднены никелем по сравнению с первичными рудами. Железо, входящее в состав сульфидов (пирит, марказит и пирротин) не только само интенсивно окисляется, но и образуется серная кислота, которая создает кислую среду и способствует собственной миграции и выносу многих других элемен тов(рис. 37). Также чрезвычайно неустойчивы сидеритовые руды (Fe. CO 3), которые легко переходят в лимониты и образуют охристые железные руды. Молибден в зоне гипергенеза весьма неустойчив. При окислении молибденита (Mo. S 2) с другими сульфидами (пирит, сфалерит, галенит) создается сильнокислая среда, которая способствует переходу молибдена в раствор. Однако при понижении кислотности в краевых частях зоны окисления на молибден начинает интенсивно оказывать осаждающее действие двухвалентное железо, что приводит к осаждению большей части молибдена в составе гидроокислов железа. При этом происходит совместное выпадение коллоидов гидроокиси трехвалентного железа и гидроокиси пятивалентного молибдена. При окислении молибденита в отсутствии пирита часть молибдена замещается повеллитом (Ca. Mo. O 4), а затем переходит в раствор в форме простых молибдатов и выносится. Уран в первичных минеральных формах уранинит и настуран (UO 2) неустойчив в зоне окисления и большей частью выносится из поверхностной зоны. Также в зоне окисления образуются вторичные минералы урана: силикат уранофан (Ca. U 2[Si. O 4]2(OH)63 H 2 O и гидроокислы беккерелит 2 UO 3 H 2 O, кюрит (2 Pb. O 5 UO 3 4 H 2 O) и др. , которые достаточно устойчивы в этих условиях. Они хорошо диагностируются благодаря цветной окраске, радиоактивным и люминесцирующим свойствам. Большое значение для оценки выходов урановых месторождений имеют также урановые черни остаточные продукты неполного разрушения настурана и уранинита. Соотношения между содержанием урана в первичных рудах и в зоне окисления могут быть весьма разнообразными. В одних случаях уран может быть полностью вынесен из зоны окисления, в других могут образоваться богатые ураном «шляпы» , состоящие их вторичных минералов и урановой черни. Процессы выноса урана из зоны окисления протекают интенсивнее в условиях значительной трещиноватости и растворимости вмещающих пород.