Основные положения и обоснование геохимических методов поисков

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

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

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

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

Закон Вернадского

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

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

Таблица 1

Основной химический состав геосфер

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

Таблица 2

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

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

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

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

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

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