Поисковые признаки промышленного оруденения

Поисковыми признаками рудоносности считают такие геологические, минералогические, геохимические, геофизические, геоботанические, геоморфологические, историко-геологические и иные факты, прямо или косвенно указывающие на наличие или на возможность выявления полезных ископаемых в недрах исследуемого региона. Поисковые признаки обусловлены образованием и последующим разрушением месторождений полезных ископаемых. Это следы геологических процессов и явлений, отвечающих образованию, изменениям и разрушению месторождений. Поисковые признаки отражают многообразие форм проявления продуктивной минерализации на изучаемых срезах рудоносных структур. Они разделяются на природные, связанные с формированием и разрушением месторождений, и техногенные, обусловленные деятельностью людей, разрабатывавших и перерабатывавших полезные ископаемые в древности.

Различают прямые поисковые признаки, непосредственно указывающие на наличие того или иного полезного ископаемого, и косвенные, свидетельствующие о возможности обнаружения такого оруденения. К прямым поисковым признакам относятся:

> выходы полезного ископаемого на поверхность;

> первичные ореолы рассеяния полезных минералов и рудообразующих элементов;

> вторичные механические, литохимические, гидрохимические, биохимические, атмохимические ореолы и потоки рассеяния полезных минералов и рудообразующих элементов;

> термобарохимические данные;

> геофизические аномалии — радиометрические, часто магнитногравитационные;

> следы старых горных работ с остатками рудного материала или переработки полезного ископаемого.

> К косвенным поисковым признакам относятся:

> измененные околорудные породы — индикаторы возможного оруденения;

> минералы и элементы-спутники оруденения;

> геофизические аномалии — гравиметрические, электрические, часто магнитные и др.;

> ботанические;

> геоморфологические;

> историко-географические данные о горных промыслах.

Относительное значение (вес) поисковых признаков зависит от конкретной геологической ситуации в регионе. Обычно прямые поисковые признаки оцениваются выше, чем косвенные, поскольку они быстрее приводят к конечной цели — открытию месторождения.

Анализ и учет значимости поисковых критериев и признаков в конкретных геологических обстановках определяет рациональный комплекс поисковых критериев и признаков промышленных месторождений полезных ископаемых.

Выходы полезного ископаемого на поверхность служат основным поисковым признаком наличия полезного ископаемого. По ним можно судить о типе оруденения, качестве руды, а иногда и о возможных масштабах рудопроявления. Но изучение рудных выходов осложняется гипергенными процессами изменения руд и вмещающих пород. Особенно интенсивно рудные выходы преобразуются на сульфидных месторождениях. По степени гипергенной устойчивости минералов все рудные месторождения можно разделить на две группы:

• 1) месторождения, рудообразующие минералы которых устойчивы в зоне окисления. Они представлены рудами магнетита, ильменита, хромита, титаномагнетита, касситерита, шеелита, золота, платины, алмазов, драгоценных камней, монацита, циркона, берилла, кварца, рутила и других. При обнаружении выходов таких руд на поверхность данные по составу, характеру руд прогнозируются на глубину;
• 2) месторождения, главные рудообразующие минералы которых не устойчивы в зоне гипергенеза. Они представлены в основном сульфидными рудами, легко-окисляющимися на поверхности с частичным или полным выносом металлов и образованием «железных шляп», состоящих из окислов железа, марганца, малахита, азурита, куприта, смитсонита, эритрина, скородита и др. Ниже зоны окисления на таких месторождениях проявляется зона вторичного сульфидного обогащения она обусловлена зоной существования застойных вод.

Вторая группа месторождений подразделяется на две подгруппы:

• а) объекты, неустойчивые в зоне гипергенеза, в которых рудное вещество меняет минеральную форму, но сохраняется в объеме объекта;
• б) объекты полностью неустойчивые, в которых рудное вещество окисляется, выносится за пределы зоны окисления и рассеивается в окружающем пространстве.

Но иногда в зоне окисления сульфидных свинцово-цинковых месторождений происходит образование вульфенита РbМоO₄ и ванадинига Рb[VO₄]зСl за счет элементов-примесей в сульфидных минералах. Нередко эти вторичные ярко окрашенные минералы возникают на месте пиритизированных пород и тогда они создают «ложные вторичные ореолы руд Рb и V» .

Изучение минералов зоны окисления позволяет сулить о качественном химическом составе первичных сульфидных руд и способствует выявлению их в коренном залегании. Например, аннабергит, эритрин свидетельствуют о присутствии в окисляющихся сульфидных рудах арсенидов никеля и кобальта; скородит — о наличии арсенопирита, нередко выступающего как индикатор золото-сульфидного оруденения; миметезит или бэдантит указывают на галенит и арсенопирит, а ярозит — на присутствие сульфидов железа. Текстурные особенности вторичных бурых железняков используются для количественной реставрации минерального состава первичных сульфидных руд. В этом случае к индикаторным лимонитам относятся только местные, возникшие на месте первичных сульфидных минералов. Такие лимониты обладают пористым скелетом или имеют губчатые формы.

Использование минералого-геохимических признаков на стадии поисковых работ базируется на изучении типоморфизма минералов, на парагенезисах минералов и рудных элементов, на знании особенностей протекания геохимических процессов при эндогенном рудообразовании и преобразовании руд в зонах гипергенеза. Учение о типоморфизме минералов предполагает анализ данных по составу, структурам, свойствам минеральных парагенезисов в связи с условиями их образования. Кристалломорфологические, структурные, кристаллохимические, термобарохимические, изотопные, физические данные, в том числе термо-ЭДС минералов, могут служить основой минералогических методов поисков и прогноза месторождений полезных ископаемых. Знание типоморфных минеральных ассоциаций позволяет выявлять рудоносные структуры, зоны, горизонты, определять коренные источники сноса полезных минералов, анализировать эндогенную зональность, определять уровни эрозионного среза рудоносных структур и способствовать поискам скрытого оруденения. Парагенезисы вторичных минералов используются при оценке выходов окисляющихся руд. Минералы-индикаторы служат основой поисков и оценки месторождений. Например, при поисках алмазных месторождений применяется «пиронная съемка». Минерал тосудит как ярко-оранжевый люминесцентный используется при поисках месторождений ртути; сильванит и карналлит в галите служат индикаторами калийной и калий-магниевой минерализации; самородное олово, свинец и муассанит выступают как индикаторы месторождений полиметаллических руд и руд олова; пирит-арсенопиритовая вкрапленная минерализация служит признаком на поиски золотых руд; при поисках месторождений пъезокварцевого сырья используются изменения псевдогексагональности кварца.

Для разных типов рудных месторождений характерны определенные парагенетические ассоциации элементов. Например, для золоторудных объектов свойственны ассоциации Au с Ag, As, Bi, Тс; для ртутных Hg с Sb, As; платиновых — Pt с Cr, Си, Ni, Со, Au, Pd; для ураноносных песчаников — U с V, Se, Мо. Поэтому при геохимических поисках месторождений определяют глобальные, региональные, локальные параметры распределения элементов в породах: среднее содержание х (фоновое для пород конкретного региона или кларк для земной коры), дисперсия S", показатели вариации V, %, коэффициенты концентрации Кк и накопления Кц. Статистические параметры распределения элементов и особенно S², Кц, V широко используются в геохимических поисках и прогнозировании оруденения на основе сравнительного анализа их с фоновыми или кларковыми значениями, или с Кц при выделении потенциально продуктивных магматических и метасоматических комплексов. При поисках и прогнозировании оруденения используют такие геохимические показатели как наличие в породах рудных элементов и элементов-индикаторов того или иного оруденения; характер распределения в породах петрогенных элементов; проявление рудных элементов в минералах — геохимических индикаторах оруденения; характер корреляционных связей между отдельными химическими элементами, их ассоциациями и особенности изменения этих связей в различных обстановках; изменение изотопных отношений К, Rb, Sr, Li, Sm, Nd, Pb, S, СЬ, H>. Изучение геохимических процессов в зонах гипергенеза служит основой поисков и прогноза остаточных и инфильтационных месторождений бокситов, силикатноникелевых и урановых руд.

Первичные ореолы рассеяния минералов и рудных элементов возникают во вмещающих руды породах одновременно с образованием рудных концентраций в околорудных метасоматитах и жильных образованиях. Эти ореолы представлены тонкодисперсными минеральными и геохимическими ассоциациями рудных минералов и химических элементов, образующих своеобразные «чехлы» вокруг рудных тел и рудно-метасоматических колонн (рис. 47, 48, 62). Они формируются в периоды предрудного, околорудного метасоматоза и отложения продуктивной рудной минерализации. По характеру своего проявления — привноса, перераспределения и выноса элементов в рудовмещающих породах — обособляются положительные и отрицательные геохимические ореолы. Первые создаются в условиях привноса и фиксации рудных элементов, а вторые — при выносе их из зон околорудного метасоматоза и рудоотложения. Отличительной характеристикой первичных (эндогенных) геохимических ореолов служит их зональность. Она образована обособлением химических элементов опрсдслснного состава вокруг рудных зон и рудных тел; выделяются надрудные " а" (Ва, Sb, Hg, ТІ), околорудные " в" (Си, Pb, Zn, Ві, Те, ТІ, Аи, Ag, Se, As1), подрудные " с" (Ті, Ni, Со, V, Mn, Cr, Mo, As2, W, Be) группы элементов (рис. 9, 12, 82, 86).

Во всех рудных полях и месторождениях проявлены ореолы убогой тонкодисперсной сульфидной вкрапленности вокруг рудокон гролирующих структур, рудных тел, окружающих и сопровождающих метасоматитов. Минеральные тонкие вкрапления представлены пиритом, халькопиритом, пирротином, арсенопиритом, сфалеритом, галенитом, молибденитом, гсрсдорфитом, миллеритом, блеклой рудой, тстрадимитом и другими сульфидами, сульфосолями, теллуридами, селенидами, оксидами. Первичные геохимические ореолы образованы халькофильными элементами — Сu, Zn, Pb, Ag, Mo, Ві, Те, Se, Sn, V, Co, Ni, As, Sb, Ba, Hg, Tl, W, Be. Такие минералогические и геохимические ореолы всегда развиты в значительно больших объемах недр, чем рудные тела и околорудные мегасоматиты. Поэтому при поисках они обнаруживаются в первую очередь при выполнении геохимического опробования на значительных территориях. Размеры геохимических ореолов и геохимических полей различны — от первых дссятков-сотсн квадратных метров до первых километровдесятков километров по протяженности. По размерам рудных выделений минералов в ореолах В. И. Красников [1965] различает макроореолы, в которых рудные минералы различаются невооруженным глазом, и макроореолы, рудное вещество в которых присутствует в форме микроскопических и субмикроскопических включений в породах.

Размеры первичных ореолов находятся в прямой зависимости от масштабов рудных скоплений, от концентрации в них полезных компонентов и от масштабов проявления околорудных и предрудных метасоматических процессов. По положению относительно дневной поверхности выделяют открытые геохимические ореолы, то есть выходящие на поверхность, и скрытые, не выходящие на поверхность. Среди скрытых различают слепые (невскрытые эрозией ореолы), погребенные (перекрытые чехлом аллохтонных отложений) и скрыто-перекрытые, включающие слепые и перекрытые ореолы.

Морфология первичных ореолов определяется в основном геологоструктурными факторами протекания минералообразующих процессов. Для эндогенных месторождений морфология ореолов отвечает морфологии разломов, трещин, зон трещиноватости и рассланцевания, а также повышенной эффективной пористости пород. В рудных полях ореолы чаще размещаются согласно с метасоматическими и рудными телами.

Рис. 84: Зональность распределения элементов в ореоле вольфрам-молибленового месторождения (по С. Г. Петровской.

А. М. Спиридонову, Ю. М Страгису) :

1 — порфириты, 2 — кремнисто-карбонатные породы, 3 — граниты Pz, 4 — контуры тел гранит-порфиров. выходящие на поверхность (а) и скрытых (б), 5−14 — поля развития ассоциаций элементов с коэффициентами контрастности более 10.

Эта тенденция справедлива как для крутопадающих, так и пологопадающих рудно-метасоматических зон-колонн и отдельных рудных тел. Согласное развитие ореолов в пространстве выявляется на месторождениях с жильными, штокверковыми и прожилково-вкрапленными рудными залежами. Иногда вокруг рудных тел пологого залегания в виде оторочек и апофиз появляются крутопадающие геохимические ореолы, сформированные в поперечных, кососекущих трещинах, разломах, зонах интенсивной трещиноватости пород. Это так называемые инфильтрационные ореолы, возникшие под воздействием флюидопотоков. Морфология и размеры диффузионных ореолов неодинаковы для компонентов растворов в разных фазах. Элементы, переносимые в жидкой фазе, образуют ореолы, развитые у минерализованных трещин, рудных тел, оторачивая их. Мощность таких диффузионных геохимических ореолов от первых сантиметров до десятка метров и зависит от проницаемости рудовмещающих пород. Hg, I, Вг, мигрирующие в газовой фазе, создают более крупные по размерам ореолы (до 200 м и более) в висячих боках или в головной части рудных зон, рудных тел.

Важнейшей особенностью строения первичных ореолов является их зональность (рис. 12, 23, 48, 84−87). Она создается закономерным изменением в пространстве состава и концентрации элементов по мере удаления от месторождений и рудных тел. Например, на месторождениях вольфрам-молибденовой формации первичные ореолы по вертикали достигают 0,8… 1 км. В ореолах отмечается смена эпицентров концентрации элементов по схеме: Mo-W, Bi, Bc-Cu (рис.84). На сульфидных месторождениях S, Cl, Br, Hg, As, Sb, Mo распространяются более широко по сравнению с Au, Sn, Со, Ag, Zn, Be.

Рис. 85. Изменение в пирите III генерации с глубиной кварц-золото-сульфилной жилы Каскадной содержании элементов-примесей, аддитивного геохимического показателя (Кгз)' мультипликативных геохимических показателей из метасоматнческих колонок (К1-К3- внутреннияя зона, К4-К6- внешний зона) и изотопного показателя состава серы

По отношению к рудному телу выделяют осевую, продольную и поперечную зональность. Осевая зональность выявляется по направлению предполагаемого движения рудообразующих растворов. Продольная геохимическая зональность направлена по простиранию залежей, а поперечная зональность определяется вкрест простирания рудных тел и рудно-метасоматических зон. Кроме того, выделяются ранее отмеченные надрудные, околорудные и подрудные геохимические ореолы (группы элементов). Вертикальный диапазон таких ореолов достигает сотен метров и даже 3−4 км.

Обобщенный ряд зональности элементов на рудных месторождениях, по данным С. В. Григоряна и Л. Н. Овчинникова, от подрудных к надрудным ореолам представлен в таком виде — W-Be-Sn-U-Mo-Ni-Bi-Cu-Au-Zn-Pb-Ag-Cd-Hg-As-Sb-Ba-I. Расчет рядов зональности элементов выполняется по кластер-анализу, парагенезису элементов, по корреляционному признаку. Для выявления коэффициентов вертикальной зональности рекомендуются следующие формулы:

или.

где ПМІ и ПСІ - произведение продуктивности или средних содержаний в ореолах по надрудным элементам, a ПMj и ПCj — то же для подрудных элементов.

Рис. 86. Геохимическая зональность Боко-Васильсвского рудного поля.

• (по А.Ф.Коробейникову и др.):
  • 1 — аподунитовые серпентиниты, 2 — апосерпентиннтовые лнетвениты, 3 кварц-карбонат-ссрицитовая фация березнтов, 4 — кварц-карбонат-

хлоритовая фация березитов, 5 — кварц-кальцитовая фация березитов.

Рис. 87. Изменение средних содержаний элементов-примесей в миртах руд контактово-мегасоматического (а) и гидротермально-жильного (б) месторождений золота палеозойских орогенов.

Рис. 88. Изменение концентрации элементовпримесей в березитах и жильных рудах различных горизонтов Каскадного золоторудного месторождения в черносланцевой толще (по А. Ф. Коробейникову).

Рис. 89. Изменение мультипликативных коэффициентов концентрации микроэлементов по горизонтам того же месторождения (К) и Андреевской жилы (А).

При совмещении в пространстве различных по составу и условиям локализации руд возникают сложные комбинированные, иногда полиформационные ореолы с усложненными рядами зональности элементов (рис. 8, 14, 88, 89).

Практическое значение зональности первичных ореолов определяется тем, что она позволяет оценивать уровень пересечения ореола, его природу, прогнозировать не только наличие скрытого оруденения, но и определять положение возможного уровня его локализации (рис. 15, 88, 89).

Итак, первичные ореолы тонкодисперсных минералов и рудных элементов наибольшее значение приобрели при поисках и прогнозировании рудных полей, месторождений, не выходящих на дневную поверхность. Их использование в геохимических методах поисков существенно повышает эффективность поисковых работ.

Вторичные ореолы и потоки рассеяния рудных минералов и элементов возникают при разрушении месторождений полезных ископаемых и их первичных ореолов под воздействием физического и химического выветривания с последующим перемещением и рассеянием рудного вещества. Прогнозно-поисковая значимость вторичных ореолов определяется тем, что они имеют размеры, намного превышающие объемы рудных тел, и позволяют легко находить рудные объекты. Поэтому вторичные ореолы и потоки рассеяния полезных минералов и рудообразующих элементов отнесены к прямым поисковым признакам. Они возникают на месторождениях любого минерального состава и генетического типа и формируются в почвах, рыхлых отложениях, в грунтовых и поверхностных водах, растениях, в почвенном и приповерхностном воздухе. Это отражает их уникальность как прямых признаков оруденения и создает широкие возможности для реализации поисков промышленных скоплений полезных ископаемых (рис. 90).

Рис. 90. Основные типы вторичных ореолов рассеяния (по В.В.Поликарпочкину):

1 — рудное тело в разрезе; 2 — коренные породы; 3 — местные и 4 — приносные рыхлые отложения; 5 — остаточные и 6 — наложенные ореолы рассеяния В зависимости от процессов разрушения и фазового состояния продуктов рассеяния вторичные ореолы и потоки рассеяния разделяются на механические, водные (гидрохимические), газовые (атмохимические) и биохимические. Механические их разности образуются при выветривании руд и первичных ореолов, сложенных химически устойчивыми минералами. По крупности и агрегатному состоянию продуктов разрушения они делятся на крупнообломочные — рудные обломки, валуны, галька размером до десятков сантиметров в диаметре среди элювиально-делювиальных, речных и ледниковых отложений; шлиховые или минералогические — размеры рудных зерен тяжелых фракций рыхлых образований от десятых долей до первых миллиметров; точко-диспергированные — размеры рудных зерен сотые и тысячные доли миллиметра.

Солевые ореолы и потоки рассеяния формируются в результате химических процессов разложения, растворения, переноса, переотложения вещества в окружающих породах в виде элементов и их солей [Поиски и разведка…, 1977; Каждан, 1984; Коробейников, Кузебный, 1998]. Соли, растворенные в водах, в одних случаях переносятся на значительные расстояния от рудных тел, а в других остаются вблизи рудных зон. Выпадение солей из раствора происходит при изменениях pH, Eh растворов, при пересыщении их испарением, при обменных реакциях со средой, сорбционными эффектами. В природных условиях солевые ореолы сочетаются с механическими. В формировании таких литохимических ореолов и потоков рассеяния принимают участие механическая и химическая дезинтеграции и рассеяние рудного вещества, а также биогенная аккумуляция его в верхнем почвенном слое рыхлых отложений.

Наиболее высокие концентрации металлов в литохимических ореолах рассеяния связаны с мелкой фракцией рыхлых отложений (менее 1 мм), способной к накоплению тонкодиспергированного рудного вещества и аккумуляции его из растворов при сорбции, коагуляции, биогенного накопления. Морфология и внутреннее строение вторичных литохимических ореолов определяются типом ореолов, особенностями состава и строения рыхлого покрова, рельефом местности, положением и формой рудных тел, а их содержание и интенсивность — типом и качеством разрушаемых руд. Протяженность таких ореолов в гидросети оценивается в 1−5 км [Красников, 1965].

Потоки вторичного рассеяния рудного вещества выражаются в виде сорбции на органике и глинистых частицах тончайших минеральных форм (сотые-тысячные доли миллиметров). В результате образуются концентрации рудных элементов, превышающие геохимический фон элементов в десятки раз. Примыкая к вторичным геохимическим ореолам, они постепенно теряются в шлейфе рыхлых отложений с фоновым распределением металлов. Протяженность потоков вторичного рассеяния рудного вещества составляет 1−4 км. По ним можно прослеживать солевые ореолы в руслах пересохших водотоков, выявлять тонкодисперсную форму рассеяния устойчивых рудных минералов и отыскивать механические и солевые потоки рассеяния.

Гидрохимические ореолы и потоки рассеяния находятся в поверхностных и подземных водах с повышенными концентрациями относительно фоновых содержаний рудных элементов и их спутников. Такие ореолы образуются за счет растворения и выноса химических элементов и их соединений из рудных тел и сопровождающих первичных и вторичных ореолов рассеяния (рис. 13, 91). Гидрохимические ореолы выявляются во многих месторождениях цветных, редких, благородных и редкометалльных элементов, особенно с сульфидным составом руд. Такие руды легко разрушаются в зоне окисления с образованием легко растворимых сульфатов.

Рис. 91. Зональность гидрохимических ореолов над скрытой медно-колчеданной залежью (разрез) (по С. В. Григоряну и др.):

1 — терригенные породы, 2 — конгломераты, 3 — разрывные нарушения, 4 — колчеданная залежь, 5 — изолинии повышенных концентраций элементов в фунтовых водах; 6 — пути движения подземных вод. I — группа надрудных ореолов Zn+Pb+Ba; II — группа околорудных ореолов Ba+Cu+Zn+Mo+Pb; III — группа подрудных ореолов Co+Bi+Cu+Zn+Pb+Mo.

В ореолах содержания элементов увеличиваются на 1−2 порядка по сравнению с их фоновыми концентрациями. Например, для меди и цинка содержания составляют 6…8−10 ⁴ г/л, а вблизи рудных тел даже 1−10^-1 г/л и более. Образованию водных ореолов рассеяния элементов способствуют:

> наличие зон окисления и степень их проработанности;

> интенсивность водной миграции элементов;

> благоприятная геологоструктурная обстановка, способствующая активному и длительному проникновению вод в рудные зоны и околорудные ореолы минералов, элементов;

> интенсивность вмещающих пород, препятствующая осаждению элементов из растворов по пути их миграции.

ІПротяженность гидрохимических ореолов для меди, цинка, молибдена, урана, наиболее подвижных в зоне гипергенеза, может достигать многих километров.

Атмохимические ореолы представляют собой продукты локального обогащения почвенного воздуха и приповерхностного слоя атмосферы парои газообразными соединениями металлов, связанными с полезными ископаемыми. Они образуются в результате химических преобразований руд сульфидного, ртутьсодержащего состава. К этой же группе относятся ореолы радиоактивных руд и ореолы йода. Газовые ореолы отчетливо проявляются над месторождениями углей, нефти и собственно газовыми скоплениями — горючие газы, гелий, углекислый газ, пары ртути, йода. Значительное количество газов ССЬ, СО, СН4, Hi, SO2 и др. связано с глубинными структурами земной коры и мантии. Такие структуры (линеаменты, рифты, зоны глубинных разломов) нередко оказываются рудоносными.

При поисках и прогнозировании рудных месторождений наиболее эффективно используются газортутные ореолы [Фурсов, 1983]. Установлено, что содержание свободных паров ртути в почвенной атмосфере над промышленными рудными объектами от 2 до 50 раз и более выше фонового. Глубина возможного обнаружения скрытых руд достигает 1 км. Газовые ореолы позволяют выявлять не только крупные рудоносные структуры, но и конкретные месторождения многих полезных ископаемых. Это и определяет высокое значение газовых ореолов как эффективного поискового признака рудоносности (рис. 92, а, б).

Рис. 92-а. Газортутные ореолы на Береговском полиметаллическом месторождении в Закарпатье (по В.З. Фурсову):

1 — щебнисто-глинистая кора выветривания; 2 — риолиты; 3 — риолитовые туфы; 4 — аргиллиты, алевролиты, песчаники; 5 риолитовые туфы среднего горизонта; 6 брекчия; 7 — рудные тела; 8 — разрывы; 9 — графики содержаний паров ртути в почвенном воздухе (п-10* мг/л).

Рис. 92−6. Газортутные ореолы на Узельгинском медно-колчеданном месторождении Южного Урала (по В.З. Фурсову):

1 — суглинки и глина; 2 андезитовые порфириты D₂; 3 — липариты; 4 — кремнистые сланцы D₂; 5 — известняки D₂; 6 — дайки габбро-диабазов; 7 — рудные тела; 8 — график содержаний паров ртути в почвенном воздухе по наблюдениям 29.06.73 г.; 9 — то же по наблюдениям 2.07.73 г. после дождя.

Биохимические ореолы рассеяния представляют собой участки развития растений и их остатков, несущих повышенные содержания химических элементов. свойственных подстилающим месторождениям и сопровождающим их первичным и вторичным ореолам рассеяния (рис. 9, 93).

Рис. 93. Распределение свинца и бария в почвах и золе растений одного из участков свинцово-цинково-баритового месторождения (по А.Л. Ковалевскому).

I эоловые пески; 2 — карбонатизированиые глины павлодарской свиты; 3 — засоленные глины аральской свиты; 4 — глины акчийской свиты; 5 — мстасоматичсскис тела барита с полиметаллическими рудами; 6 — кремнистые баритизированные породы верхнего фамена; 7 — углисто-кремнистокарбонатные породы того же возраста; 8 — дайки; 9 — граница коры выветривания Поиски рудных объектов по определенным видам растений, произрастающих и использующих химические элементы для своего роста называют фитогсохимисй, а по их остаткам — торфогсохимисй. Для поисков обычно используются безбарьерные растения, которые накапливают рудные элементы линейно-пропорционально содержаниям их в питающей среде в сотни и тысячи раз выше местного фона — береза, хвойные деревья, полынь, мох, лишайники и др. Имеется группа растений практически безбарьерного типа, дающие приближенно-количественную информацию [Ковалевский, 1984]. Морфология и размеры биохимических ореолов рассеяния металлов обычно соответствуют параметрам литохимических ореолов рассеяния. Глубина возможного обнаружения рудных скоплений по фитогеохимии в благоприятных геологических условиях и при наличии атмохимичсских ореолов достигает 0,5−1 км.

Как разновидность биохимических ореолов считаются микробиологические ореолы элементов, которые формируются в зависимости от распределения и видов тионовых бактерий при использовании ими сульфидных руд в качестве питательных сред. Зональное размещение таких микроорганизмов в системе вода-порода используется для оценки сульфидоносности территорий, для уточнения положения возможных скрытых рудных тел в районах с известным сульфидным оруденением.

Микробиологическое опробование позволяет отличать породные геохимические аномалии от рудных и более точно оконтуривать рудоносные участки под наносами.

Физико-химические (термобарогеохимические) данные характеризуют ореолы гидротермального «пропаривания» эндогенных месторождений на основе изучения декрепитационной активности пород (ДА) и определения параметров рудообразующих растворов во флюидных включениях в минералах руд и околорудных метасоматитов. Эндогенные ореолы пропаривания, представленные участками насыщения минералов вторичными газожидкими включениями, отражают зону проработки вмещающих пород рудообразующими растворами (рис. 94−96). Размеры таких ореолов ДА в 4. 10 раз превышают параметры рудных тел, а декрепитационная активность пород ореольных полей в 5… 10 раз выше фоновой [Коробейников и др., 1977 г.]. Одновременно изучается состав, температура, давление флюидных включений, позволяющие реставрировать состав и свойства минералообразующих растворов. При поисках и оценке скрытого оруденения особое значение приобретает анализ внутреннего строения декрепитационных и геохимических ореолов. Он позволяет определять тип и тренды зональности и оконтуривать наиболее перспективные участки рудоносной площади.

Рис. 94. Геолого-геохнмический разрез через золоторудное месторождение (по составу фульватно-гуматного комплекса почв) (по Л.В. Антроповой):

1 — элювиально-делювиальный покров (60м), 2 — порфириты. 3 — зоны брекчирования в порфиритах. 4 — разрывы, 5 — рудная зона, 6 — кривая распределения отношений Аи/С, 7 — кривые распределения отношений Си/С и As/C.

Рис. 95. Распределение золота (Аu) и декрепитационная активность (ДА) кварца в лиственитизированных скарнах Тарданского золоторудного месторождения (по А.Ф. Коробейникову).

1 — мраморы; 2 — диориты; 3 — зоны магнезиальных и известковых скарнов лиственитизированных; 4 — кривые содержания золота; 5 — кривые ДА; 4 — горные выработки.

Геофизические аномалии в качестве прямых признаков оруденения используются редко. К ним относятся контрастные радиометрические и магнитные аномалии. Радиометрические аномалии вызываются присутствием в рудах и метасоматитах повышенных концентраций радиоактивных элементов или наличием в почвенном воздухе газообразных продуктов радиоактивного распада. Различаются гамма-аномалии и эманационные аномалии — радоновые, тороновые и смешанные. Интенсивность гамма-аномалий достигает значений от сотен до десятков тысяч микрорентген в час. Эманационные аномалии — это участки с повышенным содержанием радиоактивных эманаций в почвенном воздухе (десятки-тысячи эман) по сравнению с фоновыми значениями. Они свидетельствуют о наличии на участке скоплений урана, радия, тория и калия и позволяют выделять рудоконтролирующие структуры. К той же группе относятся аномалии, полученные гамма-нейтронным (отражают руды бериллия), нейтронно-активационным (фиксируют зоны флюоритовой минерализации), рентгено-радиометрическим (для полиметаллических и золоторудных объектов) методами. Контрастные магнитные аномалии (тысячи-десятки тысяч гамм) и комплексные магнитные-гравитационные аномалии создаются большим скоплением магнетитових скарнов, титаномагнетитових руд и железистых кварцитов (рис. 5, 29, 37, 39).

Следы старых горных работ с остатками руды и их передела иногда используются для прогнозирования и поисков рудных объектов. Такие следы горных работ известны в различных регионах Урала, Сибири, Алтая, Средней Азии, Кавказа. Древние разработки обычно встречаются в известных горнорудных районах. Это старые, в значительной мере засыпанные рыхлыми отложениями и покрытые растительностью карьеры, шурфы, штольни, уклоны, шахты, щелеобразные выработки. Это так называемые «Чудские копи». Вблизи них располагаются отвалы, обычно покрытые растительностью и обнаруживаемые по положительным формам рельефа.

Рис. 96. Модель термометрической зональности вокруг хрусталеносных жил Памира (по В. С. Полыковсхому и др.):

1 — кварциты нижнепалеозойские; 2 — кварцевая жила; 3 — графики ДА; 4 — внутренний ореол гидротермального пропаривания; 5 — внешний ореол пропаривания, 6 — штольневые горизонты Старые выработки и их отвалы рассматриваются в качестве прямых поисковых признаков только в том случае, если в них обнаружены рудные выходы или остатки рудного материала. Нередко в таких горнорудных районах по берегам рек, речек и в сочленяющихся с ними логах обнаруживаются следы древнего металлургического передела руд — развалы плавильных печей, шлаки и древесный уголь. Шлаки иногда прослеживаются в речных отложениях на значительном расстоянии. По характеру минерализации в рудных обломках и химизму шлаков можно судить о типе использованных руд.

К косвенным поисковым признакам относятся гидротермально измененные околорудные породы — магнезиальные и известковые скарны, грейзены, альбититы, калишпатиты, березиты-листвениты, гумбеиты, пропилиты, эйситы, аргиллизиты. Гидротермальное преобразование пород обычно предшествует рудоотложению, а иногда и совмещается с ним. Околорудные метасоматиты окаймляют рудные залежи в виде крупных по размеру ореолов и подчинены рудоконтролирующим структурам (рис. 30, 53, 66, 69). Масштабы оруденения и качество руд нередко зависят от размеров тел метасоматитов и интенсивности прошедших околорудных гидротермальных процессов единого эндогенного этапа. Единство метасоматических и рудных процессов обусловило выделение рудно-метасоматической зональности. Это отражает высокую поисковую значимость метасоматитов и сопряженных с ними продуктивных гидротермалитов. По характеру околорудных преобразований пород можно судить не только о потенциальной рудоносности изучаемого участка земной коры, но и предвидеть состав руд и формационный тип месторождений.

Например, с магнезиально-известковыми скарнами связаны магнетитовые, шеелитовые, медные, полиметаллические, золотые и комплексные золотоплатиноидные, касситеритовые руды; с грейзенами, альбитит-калишпатитами совмещаются касситерит-вольфрамитовыс, литий-тантал-ниобисвые, золотые рудные месторождения; с березитами-лиственитами-гумбеитами — медносульфидные, полиметаллически-сульфидные, золоторудные, золото-платиноидные, редкометалльные рудные ассоциации; с пропилитами-эйситами-аргиллизитами-кварцитами — золото-серебряные, сульфидные, медно-золото-порфировые и другие месторождения (рис. 30, 53, 68, 69). Однако такие тесные взаимосвязи метасоматитов и руд проявляются не всегда. Известны случаи, когда зоны скарнирования, грейзенизации, березитизации-лиственитизации пород не сопровождаются промышленно значимыми скоплениями руд или являются совершенно безрудными. В связи с этим гидротермально измененные породы — метасоматиты — рассматриваются лишь в качестве косвенного признака оруденения.

Минералы и элементы-спутники оруденения используются в качестве косвенных признаков потенциальной рудоносности структур. Индикаторную роль могут играть такие:

> минералы-спутники;

> индикаторные минеральные ассоциации;

> отдельные типоморфные черты минералов;

> количественные показатели минералов-индикаторов по мере приближения к рудным телам;

> соотношения минералов и элементов-спутников в рудах.

Важнейшее индикаторное значение имеют гипергенные минералы зон окисления сульфидных месторождений: гидроокислы, гидрокарбонаты, сульфаты Fe, Сu, Pb, Zn, As, Sb, Ві, Те, Se. Широко используются минеральные ассоциации безрудных фронтальных и фланговых зон рудных полей, рудных узлов, а также жильные минералы-спутники рудных минеральных комплексов. Например, кварц, барит, флюорит, карбонаты при поисках редкометалльных и золоторудных месторождений; пиропы, пикроильмениты — алмазных; хромшпинелиды — платиновых; лепидолиты и разноцветные турмалины — редкометалльных литий-тантал-ниобиевых и касситерит-вольфрамитовых; пирит, арсенопирит игольчатый — золоторудных и золото-платиноидных объектов.

Из типоморфных признаков минералов-индикаторов того или иного оруденения особое значение имеет специфическая окраска (цветные турмалины, лепидолит разнообразных пегматитов, грейзенов; зеленая окраска полевых шпатов колумбитоносных гранитов, ярко-зеленая окраска гранатов хромитоносных ультрабазитов и т. п.). Для рудоносных магматических и метасоматических комплексов характерны повышенные концентрации рудных элементов в минералах-спутниках тех или иных руд. Используются морфология кристаллов, термолюминесценция, термо-ЭДС, электропроводность, изотопные соотношения С, О2, Н2, Pb, Sm, Nd, S и другие показатели (рис. 35, 55−58, 61, 68).

При оценке геохимических ореолов широко используются параметры распределения (S², К_н, Кк, V) элементов-спутников руд, а также их корреляционные соотношения и другие геохимические показатели. Для разных формационных и геологопромышленных месторождений кроме главных рудных элементов свойственны элементы-спутники разного состава, что можно использовать при прогнозировании и поисках того или иного оруденения. Например, колчеданно-полиметаллические месторождения кроме основных металлов Сu, Pb, Zn содержат элементы-спутники Au, Ag, Bi, Те, Se, Sb, As, Hg, Cd, Zn, Ge и другие; золото-медно-порфировые кроме Сu и Mo — Bi, Те, Se, Pt, Pd, Au, Ag, Re и другие; для золото-сульфидных кроме Au, Ag, Сu Bi, Те, As, Sb, ТІ, Se, Pt, Pd и другие. Такие комплексные ореолы основных и сопутствующих элементов позволяют прогнозировать и искать скрытое оруденение и оценивать его промышленные возможности (рис. 8, 10, 11, 14, 15, 23, 25, 34, 38,46−48, 54, 62, 85−89).

Геофизические аномалии представляют собой искаженные под влиянием продуктивных геологических тел фоновые физические поля в том или ином регионе. Они выявляются при геофизических работах под влиянием физических свойств горных пород и руд. Аномалии отражают неоднородность физических полей и дают возможность выделять благоприятные для локализации оруденения геологические структуры. Интенсивные и контрастные магнитные и радиоактивные аномалии могут непосредственно указывать на наличие рудных скоплений и тогда относятся к прямым поисковым признакам. Другие типы геофизических аномалий — сейсмические, гравитационные, электрические, магнитные низкой и средней интенсивности должны рассматриваться как косвенные признаки оруденения. Они позволяют выявлять рудоносные разломы, скрытые рудоносные интрузивы, рудолокализующие контакты пород, крупные скопления в них железных, хромитовых, сульфидных руд (гравитационные, электрические и магнитные аномалии) и нефтегазоносные структуры (сейсмические аномалии). Неоднородные электрические поля и аномалии отражают контакты пород, тектонические зоны, водоносные горизонты, угольные пласты, зоны сульфидной минерализации, включающие и промышленные залежи руд. Наиболее эффективными оказываются результаты комплексной интерпретации геофизических данных (рис. 5−7, 20, 22, 29, 39, 43,63−65).

Отчетливое отражение в физических полях площадных и локальных метасоматитов, вмещающих продуктивную минерализацию, позволяет изучить размещение их в пространстве, установить зональность и тем самым получить дополнительную информацию о возможных проявлениях полезных ископаемых на изучаемой территории.

Ботанические признаки представлены растениями-индикаторами того или иного оруденения. Они отражают обогащенность почв и подстилающего рыхлого покрова определенными элементами. Типичными примерами универсальных растений-индикаторов являются галмейская фиалка и галмейская якутка, повсеместно связанные с проявлениями цинковых руд. Растение Качим Патрена служит местным признаком медной минерализации на территориях Алтая и Тывы. Подобных растений насчитывается многие десятки, но поисковая пригодность их еще недостаточно раскрыта. Перечень растений-индикаторов того или иного оруденения можно найти в специальных справочниках «Индикационная ботаника». Стимулирующее или угнетающее воздействие на облик растений оказывают многие металлы. Например, пышная или резко угнетенная растительность, изменение формы и окраски листьев, цветов могут свидетельствовать о наличии на площади тех или иных полезных ископаемых. Растительность заметно разрежена или отсутствует вовсе над залежами богатых сульфидных, мышьяковых, редкометалльных руд (рис. 9).

Геоморфологические поисковые признаки. К ним относятся положительные и огрицательные формы рельефа, возникающие вдоль рудоносных горизонтов и структур. Они обусловлены неоднородными свойствами к выветриванию рудных тел и околорудных метасоматитов многих эндогенных месторождений. Возникают на поверхности положительные или отрицательные формы рельефа.

Положительные формы рельефа образуются в том случае, когда рудные тела и минерализованные окружающие породы обладают относительно высокой устойчивостью к выветриванию по сравнению с окружающей геологической средой. Они свойственны выходам рудоносных пегматитовых и кварцевых жил, минерализованным метасоматическим кварцитам, окварцованным породам, минерализованным дайкам, интрузивным телам, подверженных окварцеванию. Такие геоморфологические формы отчетливо проявляются в степных и пустынных районах Алтая, Тывы, Казахстана, Средней Азии.

Отрицательные формы рельефа — ложбины, впадины, воронки, ямы характерны для скрытых рудоносных структур, расположенных в зонах минерализованных разломов, повышенной трещиноватости пород, контактов разнородных толщ или рудных месторождений, залегающих среди устойчивых к выветриванию горных пород. Они связаны с процессами перераспределения минерального вещества при выветривании первичных руд и минерализованных пород при формировании зон окисления сульфидных месторождений. Подобные явления возникают с образованием рудоносного карста в известняках, где формируются марганцевые руды и бокситы, а также продуктивные силикатно-никелевые коры выветривания по ультрабазитам. Типичные примеры находятся на Урале, в Средней Азии, в Новой Каледонии и других регионах России и зарубежья.

Более сложные комбинированные формы рельефа возникают в рудоносных стратифицированных массивах базит-гипербазитов, в интрузивах центрального типа, в кальдерах и трубках взрыва. Наиболее контрастно геоморфологические поисковые признаки выражены в зрелом рельефе, где эффект, вызванный различной устойчивостью пород и руд к выветриванию, усиливается факторами времени.

Археологические данные относятся к косвенным признакам рудоносности. Они свидетельствуют о развитии горного промысла в прошлом: находки горного инструмента и соответствующих предметов быта людей. Важные историкогеографические сведения содержатся в названиях гор — гора Магнитная, Железная гора — Темир Тау, Оловянная сопка. Золотая падь; речек — Золотой Ключ, Свинцовый лог, Кан-Сай-рудный овраг и населенных пунктов — Слюдянка, Тсмир-Тау, Белогорск, Соликамск, которые связаны с проявлениями соответствующих полезных ископаемых.

В настоящее время значение этих поисковых признаков в значительной мере утрачено.