Опытно-методические работы. 
Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Опытно-методические работы должны предшествовать проведению гидрохимических работ в производственных масштабах во всех случаях, когда отсутствуют достоверные данные для обоснованного выбора методики таких работ и нет достаточных материалов об условиях и эффективности их применения. Опытно-методические работы следует продолжать и в ходе производственных гидрохимических поисков в целях совершенствования методики их проведения.

Опытно-методические гидрохимические работы должны базироваться на материалах районирования территории по условиям проведения геохимических поисков, включающих необходимые данные о ее геологических, гидрогеологических и ландшафтно-геохимических особенностях.

Первоочередными задачами опытно-методических гидрохимических работ являются:

• 1) определение состава, размеров и контрастности водных ореолов известных месторождений и рудопроявлений;
• 2) выяснение взаимосвязи водных и литохимических ореолов известных месторождений;
• 3) определение комплекса гидрохимических поисковых признаков искомого типа месторождений, а также значений фоновых и аномальных концентраций основных элементов-индикаторов в водных ореолах и потоках рассеяния;
• 4) выяснение зональности водных ореолов;
• 5) определение типа гидрохимических аномалий, не связанных с рудными телами;
• 6) выбор местоположения и необходимого числа водопунктов для проведения режимных наблюдений;
• 7) выбор оптимальной сети опробования;
• 8) установление наиболее информативных водоносных горизонтов опробования;
• 9) определение режима водных ореолов.

Отбор проб

Отбор проб воды в емкости, с целью отправки ее в стационарные (полустационарные) лаборатории для определения микроэлементов, производится в основном при работах крупных (1: 10 000 и крупнее) масштабов или опытно-методических работах. При работах в средних и особенно мелких масштабах основное внимание уделяется определению компонентов непосредственно у источника или в полевом лагере, а вместо проб воды чаще отбираются концентраты на основах модифицированных углей, сульфида кадмия или гидроокиси алюминия. В этих масштабах в емкости с целью отправки в лабораторию, как правило, отбираются только пробы воды на общий анализ.

Отбор гидрохимических проб следует производить:

• а) из источников подземных вод;
• б) из поверхностных вод (реки, ручьи, болота, мочажины, озера, пруды);
• в) из скважин, колодцев, канав, шурфов, штолен, шахт и других горных выработок.

При опробовании следует учитывать генетическую природу исследуемых вод (грунтово-трещинные, грунтово-поровые воды рыхлых отложений, пластово-трещинные, трещинно-жильное, рудничные и др.). Из поверхностных потоков наибольший интерес представляют те, в питании которых ведущая роль принадлежит подземным водам. Максимальную информативность часто имеют пробы из поверхностных потоков, образующихся на участках выклинивания грунтовых вод, где сохраняются многие их гидрохимические характеристики. При гидрохимическом опробовании болот наиболее эффективные результаты дает отбор проб из луговых (низинных) разновидностей, а также из болот и мочажин, расположенных на склонах.

Отбор проб производят в стеклянные или пластмассовые (полиэтиленовые, хлорвиниловые и пр.) бутылки в количестве, необходимом для выполнения нужных определении с требуемой чувствительностью. Использование посуды, содержащей оцинкованные или медные детали, запрещается. Основным условием, которое необходимо соблюдать при отборе проб воды, являются чистота посуды, пробок и герметичность укупорки.

Стеклянную посуду для отбора проб воды моют 5%-ным раствором соляной кислоты, затем ополаскивают сначала простой, а потом не менее двух раз дистиллированной водой и закрывают хорошо подогнанной корковой или резиновой пробкой. Корковые пробки перед употреблением необходимо прокипятить. Резиновые пробки предварительно обрабатывают двукратным кипячением в 5%-ной соляной кислоте в течение 20—30 мин (каждый раз в новой порции кислоты) и последующим кипячением в 5%-ном растворе соды в течение 5—10 мин, затем промывают дистиллированной водой.

Перед взятием пробы воды бутылки и пробки необходимо не менее двух раз сполоснуть водой, отбираемой на анализ. При отборе пробы нужно следить за тем, чтобы в нее не попали посторонние частицы (ил, растительность и т. д.). Пробы воды, которые берут для определения меди, свинца, цинка и других металлов, непосредственно на месте отбора после определения pH подкисляют соляной кислотой, проверенной на безметальность, из расчета 3 мл соляной кислоты на 1 л воды. Пробы на Ag и Hg подкисляют таким же образом серной (1: 1) кислотой из расчета 3 мл серной кислоты на 1 л воды. Пробы воды на сухой остаток для спектральных определений также подкисляют безметальной серной кислотой.

Заливать пробку парафином или другими веществами не рекомендуется ввиду возможных загрязнений пробы при вскрытии бутылки. Заливку пробок допускают только для проб с газирующей водой, предназначаемых для отправки в стационарную лабораторию. На каждую пробу составляют этикетку, которую привязывают к горлышку бутылки или полиэтиленовой фляжки.

Отбор проб из источников производится в местах наиболее сосредоточенного тока воды либо в бутылку непосредственно, либо с помощью фарфоровой или эмалированной кружки. Если перед отбором пробы производилась расчистка источника, пробу следует брать только после полного осветления воды, а при устойчивой мути необходимо ее фильтровать.

В процессе водоотбора проводят следующие наблюдения и измерения:

• а) устанавливается геоморфологическое положение источника;
• б) описывается литологический состав и характер трещиноватости отложений, к которым приурочен выход подземных вод; обращается особое внимание на участки с рудной минерализацией;
• в) определяются тип водопроявлення и, по возможности, питающий его водоносный горизонт;
• г) описываются условия выхода воды на поверхность;
• д) измеряются дебит источника, температура воды и воздуха;
• е) описываются физические свойства воды, отмечается наличие и примерный состав спонтанных газов;
• ж) описываются осадки из источника и отбираются их образцы;
• з) при наличии каптажа производится его описание; особое внимание обращают на материалы, применяемые для каптажа, в целях определения возможности заражения вод его материалами.

Отбор проб из поверхностных потоков производят в местах наиболее спокойного течения, на участках возможного выклинивания подземных вод.

В небольших водоемах отбирают две-три пробы. Крупные пруды и озера характеризуются либо единичными пробами, либо серией проб, отобранных гю профилям. Очаги разгрузки подземных вод выявляются по температуре и изменениям pH. Небольшие болота характеризуются единичными пробами. В болотах, имеющих широкое площадное распространение, пробы отбирают по сетке, соответствующей детальности поисков. При выборе пунктов отбора проб отдают предпочтение местам возможного притока подземных вод. Отбор проб из заболоченных участков ведут из наиболее глубоких мочажин, с тем чтобы не захватить пленок, плавающих на поверхности, и ила со дна.

При опробовании поверхностных вод производят: а) описание гидрогеологических условий района; б) измерение расходов потоков и температуры воды в них; в) описание физических свойств отобранной воды.

При гидрохимическом опробовании буровых скважин для установления представительной глубины отбора проб воды и выявления основных водоносных горизонтов или обводненных трещиноватых зон производят поинтервальное опробование наиболее глубоких скважин. Отбор проб из самоизливающихся скважин проводят непосредственно из струи. Если такие скважины оборудованы трубопроводом с краном, то перед взятием пробы необходимо выпустить воду из трубопровода.

В случае отсутствия самоизлива необходима прокачка скважины. Откачку из скважин при гидрохимических поисках производят для того, чтобы удалить из скважины промывочную жидкость и получить незагрязненную подземную воду. От обычных гидрогеологических откачек эти откачки отличаются кратковременностью. Целесообразное время откачки зависит главным образом от водоотдачи вскрытого водоносного горизонта, а также интенсивности откачки и контролируется графиком содержания одного или нескольких анионов. Графики составляют по данным химического анализа проб воды, отбираемых во время откачки. Графики изменения химического состава вод необходимо рассматривать совместно с другими гидрогеологическими графиками (расхода, уровня и т. д.). Отбор проб из не самоизливающихся скважин следует производить антикоррозийными и герметичными пробоотборниками.

Полный комплекс наблюдений, необходимых для интерпретации данных гидрохимического опробования буровых скважин, включает:

• а) характеристику вскрываемого скважиной геологического разреза (по данным геологической документации);
• б) измерение глубины установившегося уровня воды;
• в) измерение дебита воды (в случае самоизлива и при откачках);
• г) измерение температуры вод;
• д) установление конструкции скважины (наличие обсадных труб, закрепленные ими интервалы) и технологии бурения (применение глинистого раствора или чистой воды для промывки);
• е) обследование насосного оборудования с целью выявления возможности заражения вод рудными элементами, определяемыми при гидрохимических поисках;
• ж) описание физических свойств воды.

По условиям отбора проб воды выделяют следующие типы колодцев: а) эксплуатирующиеся (с забором воды ведрами и пр.); б) не эксплуатирующиеся; в) оборудованные насосами.

Из эксплуатирующихся колодцев воду отбирают без предварительных откачек. Не эксплуатирующиеся колодцы опробуют только при невозможности использования для отбора проб других водопроявлений. В этих случаях их опробуют после предварительной откачки до полной смены воды колодца на свежую. При отборе воды из колодцев, оборудованных насосами, необходимо произвести смену воды в трубах. Отбор проб оцинкованными ведрами запрещается. Опробование колодцев сопровождают тем же комплексом наблюдений, что и опробование естественных источников подземных вод, дополняя описанием способа водозабора, глубины колодца, материала его крепления, метода отбора и установившегося уровня воды.

Отбор проб воды в подземных горных выработках на рудниках и разведуемых месторождениях можно производить из капежей, водопритоков, шпуров, опережающих скважин и других водопроявлений. Отбор проб из капежей производят с помощью стеклянной воронки и резинового шланга. Опробование остальных водопроявлений осуществляется аналогично опробованию водопроявлений на поверхности. Отбор проб воды из поверхностных горных выработок производят так же, как и из колодцев, с соблюдением необходимых предосторожностей против смешивания с поверхностной (дождевой) водой.

Первичными документами пробоотбора являются:

• а) записи в полевой книжке;
• б) топографические карты и маркшейдерские планы с нанесенными на них пунктами отбора проб и абрисы глазомерных съемок;
• в) паспорт на пробу.

Для районов с высокой интенсивностью водообмена и быстрым подъемом уровня грунтовых и поверхностных вод (горные районы гумидной зоны, районы многолетней мерзлоты и т. п.) концентрации компонентов, характеризующие гидрохимические поисковые признаки, могут значительно колебаться во времени. С целью определения этих колебаний и установления на этой основе оптимальных сроков опробования проводят режимные гидрохимические наблюдения, обычно в составе опытно-методических работ. В сеть режимных наблюдений включают пять-семь водопунктов (источники, ручьи, иногда скважины, штольни), характеризующих наиболее типичную гидрохимическую аномалию и участки вне влияния рудных тел. Гидрохимические режимные наблюдения должны охватывать весь период проведения гидрохимических поисков. В тех случаях, когда это возможно, следует организовать также наблюдения в течение всего календарного года. Опробование режимных точек проводят в соответствии с требованиями, предъявляемыми к опробованию водопунктов при гидрохимических поисках. По данным режимных наблюдений строят графики изменения концентраций компонентов во времени и вводят поправки в фоновые и аномальные концентрации с учетом влияния гидрометеорологического фактора.

Пробы, предназначенные для отправки в стационарные лаборатории, хранят в прохладном помещении, защищенном от прямых солнечных лучей, герметически укупоренными. Для транспортировки проб в бутылках целесообразно использовать специальные ящики с гнездами и крышками, применяя для упаковки опилки, сено или другие материалы.

Анализ проб

Предварительное определение производительности, стоимости и необходимого для анализа и концентрирования объема воды позволяет оценить экономическую эффективность выбранного метода.

В целях исключения транспортировки, больших объемов воды в полевых условиях используются различные методы группового концентрирования проб воды с помощью разнообразных сорбентов неорганического и органического происхождения. Наиболее широкое распространение получили: метод соосаждения рудных элементов с гидроокисью алюминия в присутствии сернистого натрия, метод соосаждения с сульфидом кадмия в присутствии ионов окисного железа или диэтилдитиокарбоната натрия, метод сорбции на активированном угле, ионно-обменных смолах и других смешанных органоминеральных сорбентах-комплексообразователях.